Elektriske ledere Typer og hovedegenskaper



den elektriske ledere eller ledende materialer er de som har liten motstand mot sirkulasjonen av elektrisk strøm, gitt deres spesifikke egenskaper. Den elektriske ledernes atomare struktur letter bevegelsen av elektronene gjennom dem, med hvilken denne typen elementer favoriserer overføring av elektrisitet.

Ledere kan dukke opp i ulike former, en av disse er materialet i spesifikke fysiske forhold, som metallbjelker (rebar) som ikke har blitt utarbeidet for å omfatte elektriske kretser. Til tross for ikke å være en del av en elektrisk enhet, opprettholder disse materialene alltid kjøregenskapene.

Det er også unipolare eller multipolære elektriske ledere, som formelt brukes som tilkoblingselementer av elektriske kretser i bolig- og industriområder. Denne typen leder kan dannes innvendig av kobbertråd eller en annen type metallisk materiale, dekket med en isolerende overflate.

I tillegg, avhengig av konfigurasjon av kretsen, kan lederne differensieres for boligeffekter (tynn) eller kabler for underjordiske stikkontakter i elektriske distribusjonssystemer (tykk).

I denne artikkelen skal vi fokusere på egenskapene til ledende materialer i deres rene tilstand; I tillegg vil vi vite hva som er de mest brukte ledende materialene og hvorfor.

index

  • 1 Egenskaper
    • 1.1 Elektriske egenskaper
    • 1.2 Fysiske egenskaper
  • 2 Typer elektriske ledere
    • 2.1 Metallledere
    • 2.2 Elektrolytiske ledere
    • 2.3 Gassledere
  • 3 Eksempler på drivere
    • 3.1 Aluminium
    • 3.2 Kobber
    • 3,3 gull
    • 3,4 sølv
  • 4 referanser

funksjoner

Elektriske ledere kjennetegnes ved at de ikke gir mye motstand mot passasje av elektrisk strøm gjennom dem, noe som bare er mulig takket være dets elektriske og fysiske egenskaper som sikrer at sirkulasjonen av elektrisitet av lederen ikke fremkaller deformasjon eller ødeleggelse av det aktuelle materialet.

Elektriske egenskaper

De viktigste elektriske egenskapene til elektriske ledere er følgende:

God ledningsevne

Elektriske ledere må ha god elektrisk ledningsevne for å oppfylle sin funksjon av elektrisk krafttransport.

Den internasjonale elektrotekniske kommisjonen bestemte i midten av 1913 at elektrisk ledningsevne av rent kobber kunne tjene som referanse for måling og sammenligning av ledningsevnen til andre ledende materialer.

Dermed ble International Standard for Annealing Copper etablert (International Annealed Copper Standard, IACS for sin akronym på engelsk).

Den adopterte referansen var konduktiviteten til en glødet kobbertråd på en meter lang og ett gram masse ved 20 ° C, hvis verdi er lik 5,80 x 107 S.M.-1. Denne verdien er kjent som 100% IACS elektrisk ledningsevne, og er referansepunktet for å måle ledningsevnen til ledende materialer.

Et ledende materiale anses som sådan hvis det har mer enn 40% IACS. Materialer som har en konduktivitet større enn 100% IACS betraktes som materialer med høy ledningsevne.

Atomstruktur gjør det mulig å passere strømmen

Atomstrukturen tillater passasje av elektrisk strøm, siden atomer har få elektroner i sitt valensskall og i sin tur løsner disse elektronene fra atomkjernen.

Den beskrevne konfigurasjonen innebærer at det ikke krever en stor mengde energi for elektroner å flytte fra ett atom til det andre, forenkling av bevegelsen av elektroner gjennom lederen.

Denne typen elektroner kalles fri elektroner. Dens disposisjon og bevegelsesfrihet langs atomstrukturen er det som letter sirkulasjonen av elektrisitet gjennom føreren.

United kjerner

Den molekylære strukturen til ledere består av et tett strikket nettverk av kjerner, som forblir praktisk talt immobile på grunn av dets kohesjon.

Dette gjør bevegelsen av elektroner som er langt borte inne i molekylet gunstig, siden de beveger seg fritt og reagerer på nærheten av et elektrisk felt. 

Denne reaksjonen induserer bevegelsen av elektroner i en bestemt retning, noe som gir opphav til sirkulasjon av elektrisk strøm gjennom det ledende materiale.

Elektrostatisk balanse

Når de utsettes for en viss belastning, de ledende materialer til slutt nå en likevektstilstand i hvilken elektrostatisk belastning bevegelse ikke blir produsert inne i materialet.

Positive kostnader agglomerat i den ene enden av materialet og negative kostnader akkumulerer i motsatt ende. Fordelingen av ladningene mot lederens overflate genererer tilstedeværelsen av like og motsatte elektriske felt i det indre av lederen. Således er det totale indre elektriske feltet innenfor materialet null.

Fysiske egenskaper

form

Elektriske ledere må kunne formes det vil si, de må kunne deformere uten å bryte.

De ledende materialer blir vanligvis brukt i husholdninger eller industrielle applikasjoner, der de må bli utsatt for bøyninger og bøyer; for dette er malleability en ekstremt viktig funksjon.

motstandsdyktig

Disse materialene må være motstandsdyktige mot slitasje, for å motstå forholdene for mekanisk stress som de vanligvis blir utsatt for, sammen med de høye temperaturene som følge av strømmenes strømning.

Isolasjonslag

Ved bruk i bolig-, industrielle applikasjoner eller som en del av det tilkoblede strømforsyningssystemet, må ledere alltid være dekket med et egnet isolerende lag.

Dette ytre laget, også kjent som en isolerende jakke, er nødvendig for å hindre at elektrisk strøm som strømmer gjennom lederen, ikke kommer i kontakt med mennesker eller gjenstander rundt den..

Typer elektriske ledere

Det finnes forskjellige kategorier av elektriske ledere, og i hver kategori er materialene eller mediaene med den høyeste elektriske ledningsevnen.

For ekspertise er de beste elektriske ledere faste metaller, blant annet kobber, gull, sølv, aluminium, jern og noen legeringer skiller seg ut..

Imidlertid finnes det andre typer materialer eller løsninger som har gode elektriske ledningsegenskaper, som grafitt eller saltløsninger.

Avhengig av måten elektriske ledninger utføres på, er det mulig å skille mellom tre typer materialer eller ledende midler som er beskrevet nedenfor:

Metallledere

Denne gruppen består av faste metaller og deres respektive legeringer.

Metallledere skylder sin høye ledningsevne til skyene av frie elektroner som favoriserer strømmen av elektrisk strøm gjennom dem. Metaller gir elektronene som ligger i den siste bane i atomene sine uten å investere større mengder energi, noe som gjør hoppet av elektroner fra ett atom til et annet.

På den annen side er legeringene kjennetegnet ved å ha en høy resistivitet; det vil si at de har en motstand som er proporsjonal med lederens lengde og diameter.

De mest brukte legeringene i elektriske installasjoner er messing, en legering av kobber og sink; Tinplate, en legering av jern og tinn; kobber og nikkel legeringer; og krom og nikkel legeringer.

Elektrolytiske ledere

Dette er løsninger som består av frie ioner, som hjelper ionisk klasse elektrisk ledning.

For det meste er disse typer ledere til stede i ioniske løsninger, da de elektrolytiske stoffene må gjennomgå partielle (eller totale) dissosiasjoner for å danne de ionene som vil være bærere av ladning.

Elektrolytiske ledere baserer sin drift på kjemiske reaksjoner og forflytning av materie, som letter bevegelsen av elektroner gjennom banen av sirkulasjon aktivert av frie ioner.

Gassledere

I denne kategorien er gassene som tidligere har vært utsatt for en ioniseringsprosess, som gjør det mulig å lede strøm gjennom disse.

Selve luften virker som en strømleder når det når det dielektriske sammenbrudd, det fungerer som et elektrisk ledende medium for dannelse av lyn og elektrisk støt..

Eksempler på drivere

aluminium

Den er svært brukt i overhead elektriske transmisjonssystemer fordi, til tross for at den har en 35% lavere konduktivitet sammenlignet med glødet kobber, er vekten tre ganger lettere enn sistnevnte.

Høyspenningsuttakene er vanligvis dekket av en ytre overflate av polyvinylklorid (PVC), som forhindrer overoppheting av lederen og isolerer passasjen av elektrisk strøm fra utsiden.

kobber

Det er det mest brukte metallet som en elektrisk leder i industrielle og boliger applikasjoner, gitt balansen mellom dens ledningsevne og prisen.

Kobber kan brukes i små og mellomstore ledere, med en eller flere ledninger, avhengig av lederens nåværende kapasitet..

gull

Det er et materiale som brukes i elektroniske sammenstillinger av mikroprosessorer og integrerte kretser. Det brukes også til å produsere batteriet terminaler for kjøretøy, blant annet applikasjoner.

Ledningsevnen til gullet er omtrent 20% mindre enn ledningsevnen til det forgylte gullet. Det er imidlertid et veldig slitesterkt materiale og motstandsdyktig mot korrosjon.

sølv

Med en konduktivitet på 6,30 x 107 S.M.-1 (9-10% høyere enn ledningsevnen til glødet kobber), er metallet med den høyeste elektriske ledningsevne som hittil er kjent.

Det er et meget formbart og duktilt materiale, med en hardhet som kan sammenlignes med gull eller kobber. Men prisen er ekstremt høy, så bruken er ikke så vanlig i bransjen.

referanser

  1. Elektrisk leder (s.f.). Ecured. Havana, Cuba Hentet fra: ecured.cu
  2. Elektriske ledere (s.f.). Hentet fra: aprendeelectricidad.weebly.com
  3. Longo, J. (2009) Elektriske ledere. Gjenopprettet fra: vivirhogar.republica.com
  4. Martín, T og Serrano A. (s.f.). Ledere i elektrostatisk likevekt. Polytechnic University of Madrid. Spania. Hentet fra: montes.upm.es
  5. Pérez, J. og Gardey, A. (2016). Definisjon av elektrisk leder. Hentet fra: definicion.de
  6. Egenskaper for elektriske ledere (s.f.). Hentet fra: neetescuela.org
  7. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2018). Elektrisk ledningsevne Hentet fra: en.wikipedia.org
  8. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2018). Elektrisk leder Hentet fra: en.wikipedia.org