Sähköjohtimien tyypit ja pääominaisuudet



sähköjohtimet tai johtavat materiaalit ovat ne, joilla on pieni vastus sähkövirran kiertoon, kun otetaan huomioon niiden erityiset ominaisuudet. Sähköjohtimien atomirakenne helpottaa elektronien liikkumista niiden läpi, joiden kanssa tämäntyyppiset elementit suosivat sähkönsiirtoa.

Johtimet voivat näkyä erilaisissa muodoissa, joista yksi on materiaali tietyissä fyysisissä olosuhteissa, kuten metallipalat (rebar), joita ei ole kehitetty käsittelemään sähköpiirejä. Huolimatta siitä, että ne eivät ole osa sähkölaitetta, nämä materiaalit säilyttävät aina ajo-ominaisuudet.

On myös unipolaarisia tai moninapaisia ​​sähköjohtimia, joita käytetään muodollisesti asuin- ja teollisuusalueiden sähköisten piirien liitoselementteinä. Tämän tyyppinen johdin voidaan muodostaa kuparijohtimien tai muun tyyppisen metallisen materiaalin sisäpuolella, joka on peitetty eristävällä pinnalla.

Lisäksi johtimen kokoonpanosta riippuen johtimet voidaan erottaa asuinrakennuksiin (ohuet) tai kaapeleihin, joita käytetään sähkönjakelujärjestelmissä oleviin maanpistorasioihin (paksu).

Tässä artiklassa keskitymme johtavien materiaalien ominaisuuksiin puhtaassa tilassaan; Lisäksi tiedämme, mitkä ovat yleisimmin käytettyjä johtavia materiaaleja ja miksi.

indeksi

  • 1 Ominaisuudet
    • 1.1 Sähköiset ominaisuudet
    • 1.2 Fysikaaliset ominaisuudet
  • 2 Sähköjohtimien tyypit
    • 2.1 Metallijohtimet
    • 2.2 Elektrolyyttiset johtimet
    • 2.3 Kaasunjohtimet
  • 3 Esimerkkejä ajureista
    • 3.1 Alumiini
    • 3.2 Kupari
    • 3.3 Kulta
    • 3.4 Hopea
  • 4 Viitteet

piirteet

Sähköjohtimille on tunnusomaista se, että se ei tarjoa paljon vastusta sähkövirran kulkua niiden läpi, mikä on mahdollista vain sen sähköisten ja fysikaalisten ominaisuuksien ansiosta, mikä takaa, että johtimen sähkön kierto ei aiheuta muodonmuutosta tai tuhoutumista kyseisestä materiaalista.

Sähköiset ominaisuudet

Sähköjohtimien tärkeimmät sähköiset ominaisuudet ovat seuraavat:

Hyvä johtavuus

Sähköjohtimilla on oltava hyvä sähkönjohtavuus sähköenergian kuljettamiseen.

Kansainvälinen sähkötekninen komissio totesi 1913-luvun puolivälissä, että puhtaan kuparin sähköä johtava johtavuus voi toimia vertailukohtana muiden johtavien materiaalien johtavuuden mittaamiseen ja vertailuun.

Näin ollen vahvistettiin kuparin hehkutusta koskeva kansainvälinen standardi (Kansainvälinen hehkutettu kuparistandardi, IACS: n lyhenne englanniksi).

Hyväksytty viittaus oli yhden metrin pituisen hehkutetun kuparilangan johtokyky ja yksi gramma 20 ° C: ssa, jonka arvo on 5,80 x 107 S.M.-1. Tämä arvo tunnetaan 100%: n IACS-sähkönjohtavuutena, ja se on vertailupiste johtavien materiaalien johtokyvyn mittaamiseksi.

Johtavaa materiaalia pidetään sellaisena, jos siinä on yli 40% IACS: ää. Materiaaleja, joiden johtokyky on yli 100% IACS: ää, pidetään korkean johtavuuden materiaaleina.

Atomirakenne sallii virran kulun

Atomirakenne sallii sähkövirran kulun, koska atomeissa on muutamia elektroneja valenssikuoressaan ja nämä elektronit irtoavat atomin ytimestä.

Kuvattu konfiguraatio viittaa siihen, että se ei vaadi suurta määrää energiaa elektronien siirtämiseksi yhdestä atomista toiseen, mikä helpottaa elektronien liikettä johtimen läpi.

Tämän tyyppisiä elektroneja kutsutaan vapaiksi elektroneiksi. Sen dispositeetti ja liikkumisvapaus atomirakenteella helpottavat sähkön liikkumista kuljettajan kautta.

United-ytimet

Johtimien molekyylirakenne koostuu tiiviisti kudotusta ydinverkosta, joka pysyy käytännössä liikkumattomana sen yhteenkuuluvuuden vuoksi..

Tämä tekee elektronien liikkuvuudesta, jotka ovat kaukana molekyylin sisällä, kannattavaa, koska ne liikkuvat vapaasti ja reagoivat sähkökentän läheisyyteen. 

Tämä reaktio indusoi elektronien liikkumista tietyssä suunnassa, mikä saa aikaan sähkövirran liikkumisen johtavan materiaalin läpi.

Sähköstaattinen tasapaino

Kun ne altistetaan tietylle kuormitukselle, johtavat materiaalit pääsevät lopulta sähköstaattisen tasapainon tilaan, jossa materiaalin sisällä ei ole varauksia..

Positiiviset varaukset agglomeroituvat materiaalin toisessa päässä ja negatiiviset varaukset kertyvät vastakkaiseen päähän. Latausten siirtyminen johtimen pintaa kohti muodostaa samanlaisten ja vastakkaisten sähkökenttien läsnäolon johtimen sisäpuolella. Siten materiaalin sisäinen sisäinen sähkökenttä on nolla.

Fyysiset ominaisuudet

taottava

Sähköjohtimien on oltava muovattavia; toisin sanoen niiden on kyettävä muuttamaan murtumatta rikkomatta.

Johtavia materiaaleja käytetään yleensä kotimaisissa tai teollisissa sovelluksissa, joissa ne on altistettava taivutuksille ja taivutuksille; tätä varten malleability on erittäin tärkeä ominaisuus.

kestävä

Näiden materiaalien on kestettävä kulumista, kestämään mekaanisen rasituksen olosuhteet, joihin ne tavallisesti kohdistuvat, sekä virran kiertämisestä johtuvat kohotetut lämpötilat..

Eristyskerros

Kun niitä käytetään asuin-, teollisuus- tai osana yhteenliitettyä virtalähdettä, johtimet on aina peitettävä sopivalla eristekerroksella.

Tämä ulompi kerros, joka tunnetaan myös eristävänä vaipana, on välttämätön estämään johtimen läpi kulkevan sähkövirran kosketusta sen ympärillä olevien ihmisten tai esineiden kanssa..

Sähköjohtimien tyypit

Sähköjohtimien luokat ovat erilaisia ​​ja kussakin luokassa ovat materiaalit tai väliaineet, joilla on suurin sähköjohtavuus.

Huippuosaamisen kannalta parhaat sähköjohtimet ovat kiinteitä metalleja, joista kupari, kulta, hopea, alumiini, rauta ja eräät seokset erottuvat toisistaan..

On kuitenkin olemassa muunlaisia ​​materiaaleja tai ratkaisuja, joilla on hyvät sähköä johtavat ominaisuudet, kuten grafiitti- tai suolaliuokset.

Riippuen siitä, miten sähköä johdetaan, on mahdollista erottaa kolme erilaista materiaalia tai johtavia välineitä, jotka kuvataan seuraavassa:

Metallijohtimet

Tämä ryhmä koostuu kiinteistä metalleista ja niiden vastaavista seoksista.

Metallijohtimet johtavat suurta johtavuuttaan vapaiden elektronien pilveille, jotka suosivat sähkövirran kiertämistä niiden läpi. Metallit tuottavat atomiensa viimeiseen kiertoradalle sijoitetut elektronit sijoittamatta suurempia määriä energiaa, mikä tekee elektronien hyppäämisen yhdestä atomista toiseen.

Toisaalta seoksille on tunnusomaista, että niillä on suuri resistanssi; toisin sanoen niillä on vastus, joka on suhteessa johtimen pituuteen ja halkaisijaan.

Sähköasennuksissa yleisimmin käytetyt metalliseokset ovat messinki, kuparin ja sinkin seos; Peltilevy, raudan ja tinan seos; kupari ja nikkeliseokset; ja kromi- ja nikkeliseokset.

Elektrolyyttiset johtimet

Nämä ovat ratkaisuja, jotka koostuvat vapaista ioneista, jotka auttavat ioniluokan sähköjohtoa.

Suurimmaksi osaksi tällaisia ​​johtimia on läsnä ionisissa liuoksissa, koska elektrolyyttisten aineiden täytyy olla osittain (tai kokonaan) dissosioituneita muodostamaan ioneja, jotka ovat varauskanavia..

Elektrolyyttiset johtimet perustavat toimintansa kemiallisiin reaktioihin ja aineen siirtymiseen, mikä helpottaa elektronien liikkumista vapaiden ionien mahdollistaman verenkierron kautta..

Kaasunjohtimet

Tähän luokkaan kuuluvat kaasut, jotka on aikaisemmin altistettu ionisaatioprosessille, joka mahdollistaa sähkön johtamisen näiden kautta.

Ilma itse toimii sähkönjohtimena, kun dielektrisen hajoamisen aikana se toimii sähköä johtavana väliaineena salaman ja sähköiskun muodostamiseksi..

Esimerkkejä kuljettajista

alumiini

Sitä käytetään voimakkaasti yleiskäyttöisissä sähkönsiirtojärjestelmissä, koska huolimatta siitä, että johtavuus on 35% pienempi kuin hehkutetulla kuparilla, sen paino on kolme kertaa kevyempi kuin jälkimmäinen.

Korkean jännitteen ulostulot peitetään yleensä polyvinyylikloridin (PVC) ulkoisella pinnalla, joka estää johtimen ylikuumenemisen ja eristää sähkövirran kulun ulkopuolelta.

kupari

Se on yleisimmin käytetty metalli johtimena teollisissa ja asuinrakennuksissa, kun otetaan huomioon sen johtokyvyn ja hinnan välinen tasapaino.

Kuparia voidaan käyttää matalissa ja keskisuurissa johtimissa, joissa on yksi tai useampi johdin, johtimen nykyisestä kapasiteetista riippuen..

kulta

Se on materiaali, jota käytetään mikroprosessorien ja integroitujen piirien elektronisissa kokoonpanoissa. Sitä käytetään myös ajoneuvojen akkuterminaalien valmistukseen muiden sovellusten joukossa.

Kullan johtavuus on noin 20% pienempi kuin hehkutetun kullan johtavuus. Se on kuitenkin erittäin kestävä materiaali, joka kestää korroosiota.

hopea

Johtokyky on 6,30 x 107 S.M.-1 (9 - 10% korkeampi kuin hehkutetun kuparin johtokyky), on metalli, jolla on tähän mennessä tunnetuin korkein sähkönjohtavuus.

Se on hyvin muovattava ja sitkeä materiaali, jonka kovuus on verrattavissa kullan tai kuparin kovuuteen. Sen kustannukset ovat kuitenkin erittäin korkeat, joten sen käyttö ei ole niin yleistä alalla.

viittaukset

  1. Sähköjohdin (s.f.). Ecured. Havanna, Kuuba Haettu osoitteesta: ecured.cu
  2. Sähköjohtimet (s.f.). Haettu osoitteesta aprendeelectricidad.weebly.com
  3. Longo, J. (2009) Sähköjohtimet. Palautettu osoitteesta: vivirhogar.republica.com
  4. Martín, T ja Serrano A. (s.f.). Johtimet sähköstaattisessa tasapainossa. Madridin ammattikorkeakoulu. Espanjassa. Haettu osoitteesta: montes.upm.es
  5. Pérez, J. ja Gardey, A. (2016). Sähköjohtimen määritelmä. Haettu osoitteesta: definicion.de
  6. Sähköjohtimien ominaisuudet (s.f.). Haettu osoitteesta neetescuela.org
  7. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2018). Sähköjohtavuus Haettu osoitteesta: en.wikipedia.org
  8. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2018). Sähköjohdin Haettu osoitteesta: en.wikipedia.org