conductori electrici sau materiale conductoare Sunt cele care au o rezistență redusă la circulația curentului electric, date fiind proprietățile lor specifice. Structura atomică a conductoarelor electrice facilitează mișcarea electronilor prin ele, cu care acest tip de elemente favorizează transmiterea energiei electrice..
Conductorii pot fi prezentați sub diferite forme, una dintre acestea este materialul în condiții fizice specifice, cum ar fi bare metalice (tije) care nu au fost făcute să facă parte din circuite electrice. Deși nu fac parte dintr-un ansamblu electric, aceste materiale își păstrează întotdeauna proprietățile conductoare.
Există, de asemenea, conductori electrici unipolari sau multipolari, care sunt folosiți formal ca elemente de conectare pentru circuite electrice în medii rezidențiale și industriale. Acest tip de conductor poate fi format în interior prin fire de cupru sau un alt tip de material metalic, acoperit cu o suprafață izolatoare..
În plus, în funcție de configurația circuitului, se pot diferenția conductorii pentru aplicații rezidențiale (subțiri) sau cablurile pentru robinete subterane în sistemele de distribuție electrică (groase).
În sensul acestui articol, ne vom concentra asupra caracteristicilor materialelor conductive în stare pură; În plus, vom ști care sunt cele mai utilizate materiale conductoare de astăzi și de ce.
Indice articol
Conductoarele electrice se caracterizează prin faptul că nu oferă o rezistență prea mare la trecerea curentului electric prin ele, ceea ce este posibil numai datorită proprietăților lor electrice și fizice, care garantează că circulația electricității prin conductor nu induce deformarea sau distrugerea materialului. în cauză.
Principalele caracteristici electrice ale conductoarelor electrice sunt următoarele:
Conductorii electrici trebuie să aibă o conductivitate electrică bună pentru a-și îndeplini funcția de transport a energiei electrice.
Comisia Electrotehnică Internațională a stabilit la mijlocul anului 1913 că conductivitatea electrică a cuprului în stare pură ar putea servi drept referință pentru măsurarea și compararea conductivității altor materiale conductoare..
Astfel, Standardul Internațional pentru Cuprul Recocit (Standard internațional de cupru tăiat, IACS pentru acronimul său în engleză).
Referința adoptată a fost conductivitatea unui fir de cupru tăiat cu o lungime de un metru și un gram de masă la 20 ° C, a cărui valoare este egală cu 5,80 x 107 Voi-1. Această valoare este cunoscută sub numele de conductivitate electrică 100% IACS și este reperul pentru măsurarea conductivității materialelor conductive..
Un material conductiv este considerat ca atare dacă are mai mult de 40% IACS. Materialele care au o conductivitate mai mare de 100% IACS sunt considerate materiale cu conductivitate ridicată..
Structura atomică permite trecerea curentului electric, deoarece atomii au puțini electroni în coaja lor de valență și, la rândul lor, acești electroni sunt detașați de nucleul atomului.
Configurația descrisă implică faptul că nu este necesară o cantitate mare de energie pentru ca electronii să se deplaseze de la un atom la altul, facilitând mișcarea electronilor prin conductor..
Aceste tipuri de electroni se numesc electroni liberi. Dispoziția și libertatea de mișcare de-a lungul structurii atomice este ceea ce face ca circulația electricității prin conductor să fie favorabilă..
Structura moleculară a conductoarelor este alcătuită dintr-o rețea strâns legată de nuclee, care rămâne practic imobilă datorită coeziunii sale.
Acest lucru face ca mișcarea electronilor care sunt departe în moleculă să conducă la mișcare, deoarece aceștia se mișcă liber și reacționează la proximitatea unui câmp electric..
Această reacție induce mișcarea electronilor într-o direcție specifică, ceea ce dă naștere circulației curentului electric care trece prin materialul conductor..
Fiind supuși unei anumite sarcini, materialele conductive ajung în cele din urmă la o stare de echilibru electrostatic în care nu se produce mișcarea sarcinilor în interiorul materialului..
Încărcăturile pozitive se unesc la un capăt al materialului, iar încărcăturile negative se acumulează la capătul opus. Deplasarea sarcinilor către suprafața conductorului generează prezența câmpurilor electrice egale și opuse în interiorul conductorului. Astfel, câmpul electric intern total din material este zero.
Conductorii electrici trebuie să fie maleabili; adică trebuie să fie capabili să se deformeze fără să se rupă.
Materialele conductoare sunt adesea folosite în aplicații domestice sau industriale, în care trebuie să fie supuse la îndoire și îndoire; prin urmare, maleabilitatea este o caracteristică extrem de importantă.
Aceste materiale trebuie să fie rezistente la uzură, pentru a rezista condițiilor de solicitare mecanică la care sunt de obicei supuse, împreună cu temperaturi ridicate datorate circulației curente..
Când sunt utilizați într-o aplicație rezidențială, industrială sau ca parte a sistemului de alimentare electrică interconectat, conductorii trebuie să fie întotdeauna acoperiți de un strat izolator adecvat.
Acest strat exterior, cunoscut și sub numele de manta izolatoare, este necesar pentru a împiedica curentul electric care curge prin conductor să intre în contact cu persoane sau obiecte din jurul său..
Există diferite categorii de conductori electrici și, la rândul lor, în fiecare categorie sunt materialele sau mediile cu cea mai mare conductivitate electrică.
Prin excelență, cei mai buni conductori electrici sunt metalele solide, dintre care se remarcă cuprul, aurul, argintul, aluminiul, fierul și unele aliaje..
Cu toate acestea, există și alte tipuri de materiale sau soluții care au bune proprietăți de conducere electrică, cum ar fi soluții de grafit sau soluții saline..
În funcție de modul în care se realizează conducerea electrică, este posibil să se diferențieze trei tipuri de materiale sau medii conductoare, care sunt detaliate mai jos:
Acest grup este alcătuit din metale solide și aliajele lor respective..
Conductorii metalici își datorează conductivitatea ridicată norilor de electroni liberi care favorizează circulația curentului electric prin ei. Metalele renunță la electronii aflați pe ultima orbită a atomilor lor fără a investi cantități mai mari de energie, ceea ce face ca saltul electronilor de la un atom la altul să fie favorabil.
Pe de altă parte, aliajele se caracterizează prin prezența unei rezistivități ridicate; adică prezintă o rezistență proporțională cu lungimea și diametrul conductorului.
Cele mai utilizate aliaje în instalațiile electrice sunt alama, un aliaj cupru-zinc; tablă de tablă, un aliaj de fier și tablă; aliaje de cupru-nichel; și aliaje de crom-nichel.
Acestea sunt soluții formate din ioni liberi, care ajută la conducerea electrică a clasei ionice.
Majoritatea acestor tipuri de conductori sunt prezenți în soluții ionice, deoarece substanțele electrolitice trebuie să fie supuse unei disocieri parțiale (sau totale) pentru a forma ionii care vor fi purtători de sarcină..
Conductorii electrolitici își bazează funcționarea pe reacții chimice și pe deplasarea materiei, ceea ce facilitează mișcarea electronilor prin calea de circulație activată de ioni liberi..
În această categorie sunt gazele care au fost anterior supuse unui proces de ionizare, care permite conducerea electricității prin ele..
Aerul în sine acționează ca un conductor de electricitate atunci când, atunci când are loc o defecțiune dielectrică, servește ca mediu conductor electric pentru formarea descărcărilor electrice și a fulgerelor..
Este foarte utilizat în sistemele de transmisie electrică aeriană, deoarece, în ciuda faptului că are o conductivitate mai mică cu 35% în comparație cu cuprul călit, greutatea sa este de trei ori mai ușoară decât cea din urmă..
Prize de înaltă tensiune sunt de obicei acoperite de o suprafață exterioară de clorură de polivinil (PVC), care împiedică supraîncălzirea conductorului și izolează trecerea curentului electric din exterior.
Este metalul cel mai utilizat ca conductor electric în aplicații industriale și rezidențiale, având în vedere echilibrul pe care îl prezintă între conductivitatea și prețul său..
Cuprul poate fi utilizat în conductoare cu gabarit mic și mediu, cu unul sau mai multe fire, în funcție de capacitatea amperometrică a conductorului..
Este un material utilizat în ansamblurile electronice de microprocesoare și circuite integrate. De asemenea, este utilizat pentru fabricarea terminalelor de baterii pentru vehicule, printre alte aplicații..
Conductivitatea aurului este cu aproximativ 20% mai mică decât conductivitatea aurului tăiat. Cu toate acestea, este un material foarte durabil și rezistent la coroziune..
Cu o conductivitate de 6,30 x 107 Voi-1 (Cu 9-10% mai mare decât conductivitatea cuprului tăiat), este metalul cu cea mai mare conductivitate electrică cunoscută până în prezent.
Este un material foarte maleabil și ductil, cu o duritate comparabilă cu cea a aurului sau a cuprului. Cu toate acestea, costul său este extrem de ridicat, astfel încât utilizarea sa nu este atât de frecventă în industrie.
Nimeni nu a comentat acest articol încă.