ЭЛЕКТРОПРОВОДЫ: ВИДЫ И ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ - ФИЗИЧЕСКИЙ - 2025

На электрические проводники или проводящие материалы являются те , которые имеют небольшое сопротивление потоку электрического тока, учитывая его специфические свойства. Атомная структура электрических проводников облегчает движение электронов через них, что способствует передаче электричества в элементах этого типа.

Проводники могут быть представлены в различных формах, одна из которых представляет собой материал в определенных физических условиях, например металлические стержни (стержни), которые не предназначены для включения в электрические цепи. Несмотря на то, что эти материалы не являются частью электрического узла, они всегда сохраняют свои проводящие свойства.

Существуют также однополярные или многополюсные электрические проводники, которые формально используются в качестве соединительных элементов электрических цепей в жилых и промышленных помещениях. Этот тип проводника может быть сформирован внутри из медных проводов или другого типа металлического материала, покрытого изолирующей поверхностью.

Кроме того, в зависимости от конфигурации цепи можно различать жилы для жилых помещений (тонкие) или кабели для подземных ответвлений в электрических распределительных системах (толстые).

В рамках данной статьи мы сосредоточимся на характеристиках проводящих материалов в чистом виде; Кроме того, мы узнаем, какие токопроводящие материалы сегодня используются чаще всего и почему.

характеристики

Электрические проводники характеризуются низким сопротивлением прохождению через них электрического тока, что возможно только благодаря их электрическим и физическим свойствам, которые гарантируют, что циркуляция электричества через проводник не вызывает деформации или разрушения. рассматриваемого материала.

Электрические характеристики

Основные электрические характеристики электрических проводников следующие:

Хорошая проводимость

Электрические проводники должны иметь хорошую электропроводность, чтобы выполнять свою функцию по передаче электроэнергии.

В середине 1913 года Международная электротехническая комиссия определила, что электропроводность меди в чистом виде может служить эталоном для измерения и сравнения электропроводности других проводящих материалов.

Таким образом, был установлен Международный стандарт на отожженную медь (сокращенно IACS на английском языке).

В качестве эталона была принята проводимость отожженной медной проволоки длиной один метр и массой одного грамма при 20 ° C, значение которой равно 5,80 x 10 ⁷ см ^-1 . Это значение известно как 100% -ная электропроводность IACS и является эталоном для измерения проводимости проводящих материалов.

Электропроводящий материал считается таковым, если он имеет более 40% IACS. Материалы с проводимостью более 100% IACS считаются материалами с высокой проводимостью.

Атомная структура позволяет прохождение тока

Атомная структура позволяет прохождение электрического тока, так как атомы имеют мало электронов в их валентной оболочке, и, в свою очередь, эти электроны отрываются от ядра атома.

Описанная конфигурация подразумевает, что для перемещения электронов от одного атома к другому не требуется большого количества энергии, что способствует перемещению электронов по проводнику.

Эти типы электронов называются свободными электронами. Их расположение и свобода передвижения по атомной структуре - вот что делает циркуляцию электричества через проводник благоприятной.

Объединенные ядра

Молекулярная структура проводников состоит из плотно связанной сети ядер, которая остается практически неподвижной из-за сцепления.

Это делает движение электронов, которые находятся далеко внутри молекулы, благоприятным, поскольку они движутся свободно и реагируют на близость электрического поля.

Эта реакция вызывает движение электронов в определенном направлении, тем самым обеспечивая циркуляцию электрического тока через проводящий материал.

Электростатический баланс

Подвергаясь определенному заряду, проводящие материалы в конечном итоге достигают состояния электростатического равновесия, при котором движение зарядов внутри материала не происходит.

Положительные заряды скапливаются на одном конце материала, а отрицательные - на противоположном. Смещение зарядов к поверхности проводника вызывает наличие равных и противоположных электрических полей внутри проводника. Таким образом, полное внутреннее электрическое поле в материале равно нулю.

Физические характеристики

податливый

Электрические проводники должны быть гибкими; то есть они должны быть способны деформироваться без разрушения.

Электропроводящие материалы часто используются в бытовых или промышленных целях, в которых они должны подвергаться изгибу и изгибу; поэтому пластичность - чрезвычайно важная характеристика.

резистентный

Эти материалы должны быть устойчивыми к износу, чтобы выдерживать условия механических нагрузок, которым они обычно подвергаются, в сочетании с высокими температурами из-за циркуляции тока.

Изоляционный слой

При использовании в жилых или промышленных помещениях или в составе взаимосвязанной системы электроснабжения проводники всегда должны быть покрыты подходящим изоляционным слоем.

Этот внешний слой, также известный как изолирующая оболочка, необходим для предотвращения контакта электрического тока, протекающего через проводник, с людьми или объектами вокруг него.

Типы электрических проводников

Существуют разные категории электрических проводников, и, в свою очередь, в каждую категорию входят материалы или среды с наивысшей электропроводностью.

По своему качеству лучшие электрические проводники - это твердые металлы, среди которых выделяются медь, золото, серебро, алюминий, железо и некоторые сплавы.

Однако есть другие типы материалов или растворов, которые обладают хорошими свойствами электропроводности, например графит или солевые растворы.

В зависимости от способа, которым осуществляется электрическая проводимость, можно выделить три типа материалов или проводящих сред, которые подробно описаны ниже:

Металлические проводники

Эта группа состоит из твердых металлов и их сплавов.

Металлические проводники обязаны своей высокой проводимостью облакам свободных электронов, которые способствуют циркуляции электрического тока через них. Металлы отдают электроны, находящиеся на последней орбите своих атомов, не вкладывая больших количеств энергии, что делает переход электронов от одного атома к другому благоприятным.

С другой стороны, сплавы характеризуются высоким удельным сопротивлением; то есть они имеют сопротивление, пропорциональное длине и диаметру проводника.

Наиболее часто используемые сплавы в электроустановках - это латунь, медно-цинковый сплав; белая жесть, сплав железа и олова; медно-никелевые сплавы; и хромоникелевые сплавы.

Электролитические проводники

Это растворы, состоящие из свободных ионов, которые способствуют электропроводности ионного класса.

Большинство из этих типов проводников присутствует в ионных растворах, поскольку электролитические вещества должны подвергаться частичной (или полной) диссоциации с образованием ионов, которые будут переносчиками заряда.

Электролитические проводники основывают свою работу на химических реакциях и перемещении вещества, что облегчает движение электронов по пути циркуляции, обеспечиваемому свободными ионами.

Газовые проводники

К этой категории относятся газы, которые ранее подвергались процессу ионизации, что позволяет проводить через них электричество.

Сам воздух действует как проводник электричества, когда при пробое диэлектрика он служит проводящей средой для образования молний и электрических разрядов.

Примеры проводников

алюминий

Он широко используется в воздушных системах электропередачи, поскольку, несмотря на то, что проводимость на 35% ниже по сравнению с отожженной медью, ее вес в три раза легче, чем у последней.

Розетки высокого напряжения обычно покрываются внешней поверхностью из поливинилхлорида (ПВХ), что предотвращает перегрев проводника и изолирует прохождение электрического тока извне.

медь

Это металл, который чаще всего используется в качестве электрического проводника в промышленных и жилых помещениях, учитывая баланс между его проводимостью и ценой.

Медь может использоваться в проводниках малого и среднего калибра, с одним или несколькими проводами, в зависимости от амперометрической емкости проводника.

Золото

Это материал, используемый в электронных сборках микропроцессоров и интегральных схем. Помимо прочего, он также используется для изготовления клемм аккумуляторных батарей для транспортных средств.

Электропроводность золота примерно на 20% меньше, чем проводимость отожженного золота. Однако это очень прочный и устойчивый к коррозии материал.

Серебряный

Обладая проводимостью 6,30 x 10 ⁷ см ^-1 (на 9-10% выше, чем проводимость отожженной меди), это металл с самой высокой электропроводностью, известной на сегодняшний день.

Это очень ковкий и пластичный материал, сравнимый по твердости с золотом или медью. Однако его стоимость чрезвычайно высока, поэтому его использование в промышленности не так распространено.

Ссылки

1. Электропроводник (нс). Ecured. Гавана Куба. Получено с: ecured.cu
2. Электрические проводники (нс). Получено с: aprendeelectricidad.weebly.com
3. Лонго, Дж. (2009) Электропроводники. Получено с: vivehogar.republica.com
4. Мартин Т. и Серрано А. (nd). Проводники в электростатическом равновесии. Политехнический университет Мадрида. Испания. Получено с: montes.upm.es
5. Перес, Дж., И Гардей, А. (2016). Определение электрического проводника. Получено с: deficion.de
6. Свойства электрических проводников (н.ф.). Получено с: neetescuela.org
7. Википедия, Бесплатная энциклопедия (2018). Электропроводность. Получено с: es.wikipedia.org
8. Википедия, Бесплатная энциклопедия (2018). Электрический проводник. Получено с: es.wikipedia.org