Det elektriske ledere eller ledende materialer Det er dem, der har ringe modstand mod cirkulationen af elektrisk strøm i betragtning af deres specifikke egenskaber. De elektriske lederes atomstruktur letter bevægelsen af elektroner gennem dem, hvormed denne type elementer favoriserer transmission af elektricitet..
Ledere kan præsenteres i forskellige former, en af disse er materialet under specifikke fysiske forhold, såsom metalstænger (stænger), der ikke er gjort til at være en del af elektriske kredsløb. På trods af at de ikke er en del af en elektrisk samling, bevarer disse materialer altid deres ledende egenskaber.
Der er også unipolære eller multipolære elektriske ledere, som formelt bruges som forbindelseselementer til elektriske kredsløb i bolig- og industrielle omgivelser. Denne type leder kan dannes indeni af kobbertråde eller en anden type metalmateriale, dækket med en isolerende overflade..
Derudover kan ledere til boligapplikationer (tynde) eller kabler til underjordiske vandhaner i elektriske distributionssystemer (tykke), afhængigt af kredsløbskonfigurationen, differentieres.
I forbindelse med denne artikel vil vi fokusere på egenskaberne ved ledende materialer i deres rene tilstand; Derudover ved vi, hvilke der er de mest anvendte ledende materialer i dag, og hvorfor.
Artikelindeks
Elektriske ledere er kendetegnet ved ikke at tilbyde meget modstand mod passage af elektrisk strøm gennem dem, hvilket kun er muligt takket være deres elektriske og fysiske egenskaber, som garanterer, at cirkulationen af elektricitet gennem lederen ikke inducerer deformation eller ødelæggelse af materialet. i spørgsmålet.
De vigtigste elektriske egenskaber ved elektriske ledere er som følger:
Elektriske ledere skal have god elektrisk ledningsevne for at udføre deres funktion af transport af elektrisk energi.
Den Internationale Elektrotekniske Kommission besluttede i midten af 1913, at den elektriske ledningsevne for kobber i ren tilstand kunne tjene som en reference til måling og sammenligning af ledningsevnen for andre ledende materialer..
Den internationale standard for annealet kobber (International udglødet kobberstandard, IACS for dets akronym på engelsk).
Den vedtagne reference var ledningsevnen for en udglødet kobbertråd med en længde og et gram masse ved 20 ° C, hvis værdi er lig med 5,80 x 107 Ye-1. Denne værdi kaldes 100% elektrisk ledningsevne IACS, og det er benchmark for måling af ledende materialers ledningsevne..
Et ledende materiale betragtes som sådan, hvis det har mere end 40% IACS. Materialer, der har en ledningsevne på mere end 100% IACS, betragtes som materialer med høj ledningsevne..
Atomstrukturen tillader passage af elektrisk strøm, da atomer har få elektroner i deres valensskal, og til gengæld er disse elektroner løsrevet fra atomets kerne.
Den beskrevne konfiguration indebærer, at en stor mængde energi ikke kræves for at elektroner bevæger sig fra et atom til et andet, hvilket letter bevægelsen af elektroner gennem lederen..
Disse typer elektroner kaldes frie elektroner. Dets disposition og bevægelsesfrihed langs atomstrukturen er det, der gør cirkulationen af elektricitet gennem lederen befordrende..
Ledernes molekylære struktur består af et tæt sammensat netværk af kerner, der forbliver praktisk talt immobile på grund af dets samhørighed.
Dette gør bevægelsen af elektroner, der er langt væk inden i molekylet, befordrende for bevægelsen, da de bevæger sig frit og reagerer på nærheden af et elektrisk felt..
Denne reaktion inducerer bevægelsen af elektronerne i en bestemt retning, hvilket giver anledning til cirkulationen af elektrisk strøm, der passerer gennem det ledende materiale..
Under ledelse af en bestemt ladning når ledende materialer til sidst en tilstand af elektrostatisk ligevægt, hvor ladningens bevægelse inden i materialet ikke forekommer..
Positive ladninger klumper sig sammen i den ene ende af materialet, og negative ladninger akkumuleres i den modsatte ende. Forskydningen af ladninger mod lederens overflade genererer tilstedeværelsen af lige og modsatte elektriske felter inde i lederen. Således er det samlede interne elektriske felt inden i materialet nul.
De elektriske ledere skal være formbare; de skal være i stand til at deformere uden at gå i stykker.
Ledende materialer bruges ofte til husholdnings- eller industrielle anvendelser, hvor de skal udsættes for bøjning og bøjning; derfor er formbarhed en ekstremt vigtig egenskab.
Disse materialer skal være modstandsdygtige over for slid, for at modstå de betingelser for mekanisk belastning, som de normalt udsættes for, kombineret med høje temperaturer på grund af strømcirkulationen..
Når de anvendes i private, industrielle applikationer eller som en del af det sammenkoblede elektriske forsyningssystem, skal lederne altid være dækket af et passende isolerende lag.
Dette ydre lag, også kendt som en isolerende kappe, er nødvendig for at forhindre, at den elektriske strøm, der strømmer gennem lederen, kommer i kontakt med mennesker eller genstande omkring den..
Der er forskellige kategorier af elektriske ledere, og i hver kategori er materialerne eller mediet med den højeste elektriske ledningsevne.
Af højeste kvalitet er de bedste elektriske ledere faste metaller, blandt hvilke kobber, guld, sølv, aluminium, jern og nogle legeringer skiller sig ud..
Der er dog andre typer materialer eller opløsninger, der har gode elektriske ledningsegenskaber, såsom grafit eller saltopløsninger..
Afhængigt af den måde, hvorpå elektrisk ledning udføres, er det muligt at skelne mellem tre typer materialer eller ledende medier, som er beskrevet nedenfor:
Denne gruppe består af faste metaller og deres respektive legeringer..
Metalliske ledere skylder deres høje ledningsevne til skyerne af frie elektroner, der favoriserer cirkulationen af elektrisk strøm gennem dem. Metaller opgiver elektronerne i den sidste bane af deres atomer uden at investere større mængder energi, hvilket gør springet af elektroner fra et atom til et andet gunstigt.
På den anden side er legeringerne kendetegnet ved at have en høj resistivitet; det vil sige, at de udviser en modstand, der er proportional med lederens længde og diameter.
De mest almindeligt anvendte legeringer i elektriske installationer er messing, en kobber-zinklegering; blik, en legering af jern og tin; kobber nikkel legeringer; og kromnikkellegeringer.
Dette er løsninger, der består af frie ioner, som hjælper med ionisk klasse elektrisk ledning.
De fleste af disse ledertyper er til stede i ioniske opløsninger, da elektrolytiske stoffer skal gennemgå delvis (eller total) dissociation for at danne de ioner, der vil være ladningsbærere..
Elektrolytiske ledere baserer deres drift på kemiske reaktioner og på forskydning af stof, hvilket letter bevægelsen af elektroner gennem cirkulationsstien muliggjort af frie ioner..
I denne kategori findes de gasser, der tidligere har været udsat for en ioniseringsproces, som muliggør ledning af elektricitet gennem dem..
Luften fungerer selv som en leder af elektricitet, når den når dielektrisk nedbrydning tjener som et elektrisk ledende medium til dannelse af lyn og elektriske udladninger..
Det bruges stærkt i elektriske overføringssystemer, da det på trods af en 35% lavere ledningsevne sammenlignet med udglødet kobber er dets vægt tre gange lettere end sidstnævnte..
Højspændingsstik er normalt dækket af en ydre overflade af polyvinylchlorid (PVC), som forhindrer lederen i at blive overophedet og isolerer passagen af elektrisk strøm udefra.
Det er det metal, der mest bruges som en elektrisk leder i industrielle og private applikationer, i betragtning af den balance, det præsenterer mellem dets ledningsevne og dets pris..
Kobber kan bruges i ledere af lav og mellemstor gauge med en eller flere ledninger afhængigt af lederens amperometriske kapacitet..
Det er et materiale, der anvendes i elektroniske samlinger af mikroprocessorer og integrerede kredsløb. Det bruges også til fremstilling af batteriterminaler til køretøjer, blandt andre applikationer..
Ledningsevnen af guld er ca. 20% mindre end ledningsevnen af udglødet guld. Det er dog et meget holdbart og korrosionsbestandigt materiale..
Med en ledningsevne på 6,30 x 107 Ye-1 (9-10% højere end ledningsevnen for udglødet kobber) er det metallet med den hidtil højeste elektriske ledningsevne.
Det er et meget formbart og duktilt materiale med en hårdhed, der kan sammenlignes med guld eller kobber. Imidlertid er omkostningerne ekstremt høje, så brugen er ikke så almindelig i branchen.
Endnu ingen kommentarer