Elektrijuhtmete tüübid ja põhiomadused



The elektrijuhtmed või juhtivad materjalid on need, millel on vähe vastupanu elektrivoolu ringlusele, arvestades nende spetsiifilisi omadusi. Elektrijuhtmete aatomstruktuur hõlbustab nende elektronide liikumist, millega seda tüüpi elemendid soodustavad elektri ülekannet.

Juhtmed võivad esineda mitmesugustes vormides, millest üks on materjal konkreetsetes füüsilistes tingimustes, nagu näiteks metallvardad (rebar), mis ei ole välja töötatud, et hõlmata elektrilisi ahelaid. Vaatamata sellele, et need materjalid ei kuulu elektriseadmesse, säilitavad nad alati oma sõiduomadused.

Samuti on olemas unipolaarsed või mitmepolaarsed elektrijuhtid, mida kasutatakse ametlikult elamu- ja tööstuspiirkondade elektrikontuuride ühenduselementidena. Seda tüüpi juht võib olla valmistatud vasktraatide või muu metallmaterjaliga, mis on kaetud isolatsioonipinnaga.

Lisaks sellele, olenevalt vooluahela konfiguratsioonist, võib juhtmeid diferentseerida elamutes (õhukesed) või kaablitele elektriliste jaotussüsteemide maa-aluste pistikupesade jaoks (paks)..

Käesoleva artikli kohaldamisel keskendume juhtivate materjalide omadustele nende puhtas olekus; Lisaks teame, millised on kõige sagedamini kasutatavad juhtivad materjalid ja miks.

Indeks

  • 1 Omadused
    • 1.1 Elektrilised omadused
    • 1.2 Füüsikalised omadused
  • 2 Elektrijuhtmete tüübid
    • 2.1 Metalljuhtmed
    • 2.2 Elektrolüütilised juhtmed
    • 2.3 Gaasijuhtmed
  • 3 Juhtide näited
    • 3.1 Alumiinium
    • 3.2 Vask
    • 3.3 Kuld
    • 3.4 Hõbe
  • 4 Viited

Omadused

Elektrijuhtmeid iseloomustab see, et nad ei paku suuremat vastupanu elektrivoolu läbipääsule nende kaudu, mis on võimalik ainult tänu oma elektrilistele ja füüsilistele omadustele, mis tagavad, et elektrijuhtme juhtimine ei tekita deformeerumist ega hävitamist materjalist.

Elektrilised omadused

Elektrijuhtmete peamised elektrilised omadused on järgmised:

Hea juhtivus

Elektrijuhtmetel peab olema hea elektrijuhtivus, et täita oma elektrienergia transpordi funktsiooni.

Rahvusvaheline Elektrotehnikakomisjon otsustas 1913. aasta keskel, et puhta vase elektrijuhtivus võiks olla võrdluseks teiste juhtivate materjalide juhtivuse mõõtmisel ja võrdlemisel.

Seega loodi vase lõõmutamise rahvusvaheline standard (Rahvusvaheline leotatud vaskstandard, IACS akronüümi eest inglise keeles).

Vastuvõetud viide oli ühe meetri pikkuse lõõmutatud vasktraadi juhtivus ja 20 ° C juures üks gramm mass, mille väärtus on 5,80 x 107 S.m-1. Seda väärtust tuntakse 100% IACS-i elektrijuhtivusena ja see on juhtivate materjalide juhtivuse mõõtmise võrdluspunkt.

Juhtivat materjali loetakse selliseks, kui sellel on üle 40% IACS. Materjale, mille juhtivus on suurem kui 100% IACS-i, peetakse kõrge juhtivusega materjalideks.

Aatomistruktuur võimaldab voolu läbida

Aatomistruktuur võimaldab elektrivoolu läbida, sest aatomitel on valentsuskesta vähe elektroone ja need elektronid eralduvad aatomi tuumast.

Kirjeldatud konfiguratsioon eeldab, et see ei nõua elektronide jaoks suurt energiat, et liikuda ühest aatomist teise, hõlbustades elektronide liikumist läbi juhi.

Seda tüüpi elektroni nimetatakse vabaks elektroniks. Selle käitumine ja liikumisvabadus aatomistruktuuris on see, mis hõlbustab elektrienergia liikumist juhi kaudu.

Ameerika südamikud

Juhtmete molekulaarstruktuur koosneb tihedalt rullitud tuumade võrgustikust, mis jääb oma ühtekuuluvuse tõttu praktiliselt liikumatuks..

See muudab elektronide liikumise, mis on kaugel molekuli sees, soodsad, kuna nad liiguvad vabalt ja reageerivad elektrivälja lähedusele. 

See reaktsioon kutsub esile elektronide liikumise kindlas suunas, mis põhjustab elektrivoolu ringluse läbi juhtiva materjali.

Elektrostaatiline tasakaal

Konkreetse koormuse korral jõuavad elektrit juhtivad materjalid lõpuks elektrostaatilise tasakaalu seisundisse, kus materjalis ei ole laengute liikumist..

Positiivsed laengud aglomeeruvad materjali ühes otsas ja negatiivsed laengud kogunevad vastupidises otsas. Laengute nihkumine juhtme pinna suunas tekitab juhi sisemuses võrdsed ja vastupidised elektriväljad. Seega on materjali sisemine elektrivälja null.

Füüsikalised omadused

Kaasaskantav

Elektrijuhtmed peavad olema tempermalmist; see tähendab, et nad peavad suutma deformeerumata.

Juhtivaid materjale kasutatakse tavaliselt kodumajapidamises või tööstuses, kus need peavad olema painutatud ja painutatud; selleks on tempermalatsioon väga oluline omadus.

Vastupidav

Need materjalid peavad olema kulumiskindlad, taluma mehaanilise koormuse tingimusi, millega nad tavaliselt kokku puutuvad, ning voolutugevusest tingitud kõrgendatud temperatuuri..

Isolatsioonikiht

Kui neid kasutatakse elamutes, tööstuslikes rakendustes või ühendatud elektrivarustussüsteemi osana, peavad juhtmed olema alati kaetud sobiva isoleeriva kihiga.

See väliskiht, mida tuntakse ka kui isoleeriv ümbris, on vajalik selleks, et vältida juhtme kaudu voolava elektrivoolu kokkupuudet ümbritsevate inimeste või objektidega..

Elektrijuhtmete tüübid

Elektrijuhtmete kategooriad on erinevad ja igas kategoorias on kõrgeima elektrijuhtivusega materjalid või kandjad.

Tipptasemel on parimad elektrijuhtmed tahked metallid, mille hulgas on vask, kuld, hõbe, alumiinium, raud ja mõned sulamid..

Siiski on ka teisi materjale või lahuseid, millel on head elektrijuhtivusomadused, nagu näiteks grafiidi või soola lahused.

Sõltuvalt elektrijuhtivuse teostamise viisist on võimalik eristada kolme liiki materjale või juhtivaid vahendeid, mida on kirjeldatud allpool:

Metalljuhtmed

See rühm koosneb tahketest metallidest ja nende vastavatest sulamitest.

Metalljuhtmed kannavad oma kõrge juhtivuse vabade elektronide pilvedele, mis soodustavad elektrivoolu ringlust nende kaudu. Metallid annavad elektronid, mis asuvad nende aatomite viimasel orbiidil, investeerimata suuremaid energiakoguseid, mis muudab elektronide hüpata ühest aatomist teise.

Teisest küljest on sulamitele iseloomulik kõrge vastupidavus; see tähendab, et neil on juhi pikkusele ja läbimõõdule vastav proportsioon.

Kõige sagedamini kasutatavad elektripaigaldised on messing, vase ja tsingi sulam; Plekk, raua ja tina sulam; vask ja nikkel sulamid; ja kroomi ja nikli sulamid.

Elektrolüütilised juhtmed

Need on vabadest ioonidest koosnevad lahendused, mis aitavad ioonklassi elektrijuhtivust.

Enamasti on need tüüpi juhtmed olemas ioonlahustes, kuna elektrolüütilised ained peavad läbima osalise (või täieliku) dissotsiatsiooni, et moodustada ioonid, mis on laengut kandvad kandjad..

Elektrolüütilised juhid rajavad oma tegevuse keemilistele reaktsioonidele ja materjali nihkumisele, mis hõlbustab elektronide liikumist vabade ioonide poolt võimaldatud ringluse teel..

Gaasijuhtmed

Sellesse kategooriasse kuuluvad gaasid, mis on eelnevalt läbinud ionisatsiooniprotsessi, mis võimaldab nende kaudu juhtida elektrit.

Õhk ise toimib elektrijuhtina, kui dielektrilise purunemise korral toimib see elektrit juhtiva keskkonnana välklambi ja elektrilöögi tekitamiseks..

Juhid

Alumiinium

Seda kasutatakse kõrgelt elektriülekandesüsteemides, sest hoolimata 35% madalamast juhtivusest võrreldes kuumutatud vasega, on selle kaal kolm korda kergem kui viimane.

Kõrgepinge väljundid on tavaliselt kaetud polüvinüülkloriidi (PVC) välispinnaga, mis takistab juhtme ülekuumenemist ja eraldab elektrivoolu väljastpoolt..

Vask

Arvestades tasakaalu elektrijuhtivuse ja hinna vahel, on see kõige sagedamini kasutatav metallijuht elektri- ja tööstusrakendustes.

Vask võib olla kasutatav madala või keskmise suurusega juhtmetes, ühe või mitme juhtmega, sõltuvalt juhi praegusest võimsusest..

Kuld

See on materjal, mida kasutatakse mikroprotsessorite ja integraallülituste elektroonilistes koostudes. Seda kasutatakse ka sõidukite akuklemmide valmistamiseks teiste rakenduste hulgas.

Kulla juhtivus on ligikaudu 20% väiksem kui hõõgutatud kulla juhtivus. Siiski on see väga vastupidav materjal ja vastupidav korrosioonile.

Hõbe

Juhtivusega 6,30 x 107 S.m-1 (9–10% kõrgem kui keevitatud vase juhtivus), on metall, mille elektrijuhtivus on seni teada.

See on väga tempermalm ja plastiline materjal, mille kõvadus on võrreldav kulla või vase kõvadusega. Siiski on selle maksumus väga suur, seega ei ole selle kasutamine tööstuses nii tavaline.

Viited

  1. Elektrijuhtmed (s.f.). Ecured. Havana, Kuuba Välja otsitud andmebaasist: ecured.cu
  2. Elektrijuhtmed (s.f.). Välja otsitud: aprendeelectricidad.weebly.com
  3. Longo, J. (2009) Elektrijuhtmed. Taastatud: vivirhogar.republica.com
  4. Martín, T ja Serrano A. (s.f.). Juhtmed elektrostaatilises tasakaalus. Madridi Polütehniline ülikool. Hispaania Välja otsitud andmebaasist: montes.upm.es
  5. Pérez, J. ja Gardey, A. (2016). Elektrijuhtme määratlus. Välja otsitud: definicion.de
  6. Elektrijuhtmete omadused (s.f.). Välja otsitud andmebaasist: neetescuela.org
  7. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2018). Elektrijuhtivus Välja otsitud andmebaasist: en.wikipedia.org
  8. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2018). Elektrijuht Välja otsitud andmebaasist: en.wikipedia.org