Elektriska ledare Typer och huvudegenskaper



den elektriska ledare eller ledande material är de som har lite motstånd mot cirkulationen av elektrisk ström, med tanke på deras specifika egenskaper. De elektriska ledarnas atomära struktur underlättar elektronernas rörelse genom dem, med vilken denna typ av element gynnar överföring av elektricitet.

Ledarna kan förekomma i olika former, en av dessa är materialet i specifika fysiska förhållanden, som metallstänger (rebar) som inte har utarbetats för att bestå av elektriska kretsar. Trots att de inte ingår i en elektrisk montering, behåller dessa material alltid sina drivegenskaper.

Det finns också unipolära eller multipolära elektriska ledare, som formellt används som anslutningselement av elektriska kretsar i bostads- och industriområden. Denna typ av ledare kan bildas inuti av koppartråd eller annan typ av metallmaterial, täckt med en isolerande yta.

Dessutom kan ledarna, beroende på kretsens konfiguration, differentieras för bostadsapplikationer (tunna) eller kablar för underjordiska uttag i elektriska distributionssystem (tjocka).

I denna artikel ska vi fokusera på egenskaperna hos ledande material i deras rena tillstånd; Dessutom kommer vi att veta vilka är de vanligaste ledande materialen och varför.

index

  • 1 Egenskaper
    • 1.1 Elektriska egenskaper
    • 1.2 Fysikaliska egenskaper
  • 2 Typ av elektriska ledare
    • 2.1 metallledare
    • 2.2 Elektrolytledare
    • 2.3 Gasledare
  • 3 Exempel på drivrutiner
    • 3.1 Aluminium
    • 3,2 koppar
    • 3,3 guld
    • 3,4 Silver
  • 4 referenser

särdrag

Elektriska ledarna är kännetecknas av inte erbjuder mycket motstånd mot passage av elektrisk ström genom dessa, vilket endast är möjligt på grund av sina elektriska och fysikaliska egenskaper, för att säkerställa att flödet av elektricitet av föraren inte inducerar deformation eller förstörelse av det aktuella materialet.

Elektriska egenskaper

De elektriska ledarnas huvudsakliga elektriska egenskaper är följande:

God ledningsförmåga

Elektriska ledare måste ha en bra elektrisk ledningsförmåga för att uppfylla sin funktion av elkrafttransport.

Den internationella elektrotekniska kommissionen beslutade i mitten av 1913 att den elektriska konduktiviteten hos ren koppar skulle kunna fungera som referens för att mäta och jämföra ledningsförmågan hos andra ledande material.

Således etablerades den internationella standarden för Annealing Copper (International Annealed Copper Standard, IACS för dess akronym på engelska).

Den antagna referensen var konduktiviteten hos en glödgad koppartråd med en meter lång och ett gram massa vid 20 ° C, vars värde är lika med 5,80 x 107 S.M-1. Detta värde är känt som 100% IACS elektrisk ledningsförmåga, och är referenspunkten för mätning av ledningsförmågan hos ledande material.

Ett ledande material anses vara sådant om det har mer än 40% IACS. Material som har konduktivitet större än 100% IACS anses vara material med hög ledningsförmåga.

Atomstruktur möjliggör passage av strömmen

Atomstrukturen möjliggör passage av elektrisk ström, eftersom atomer har få elektroner i sitt valensskal och i sin tur är dessa elektroner lossna från atomkärnan.

Den beskrivna konfigurationen innebär att det inte kräver en stor mängd energi för elektroner att flytta från en atom till den andra, underlätta rörelsen av elektroner genom ledaren.

Denna typ av elektroner kallas fria elektroner. Dess disposition och rörelsefrihet längs den atomiska strukturen är det som underlättar cirkulationen av el genom föraren.

Förenade kärnor

Ledarnas molekylära struktur består av ett tätt knit nätverk av kärnor, vilket förblir praktiskt taget obevekligt på grund av dess sammanhållning.

Detta gör rörelsen av elektroner som ligger långt ifrån molekylen, eftersom de rör sig fritt och reagerar på närheten av ett elektriskt fält. 

Denna reaktion inducerar rörelsen av elektroner i en specifik riktning, vilket ger upphov till cirkulationen av elektrisk ström genom det ledande materialet.

Elektrostatisk balans

När de utsätts för en viss belastning når de ledande materialen så småningom ett tillstånd av elektrostatisk jämvikt, i vilken det inte finns någon förflyttning av laddningar inuti materialet.

Positiva laddningsagglomerat vid den ena änden av materialet och negativa laddningar ackumuleras vid den motsatta änden. Förskjutningen av laddningarna mot ledarens yta genererar närvaron av lika och motsatta elektriska fält i ledarens inre. Således är det totala interna elektriska fältet i materialet noll.

Fysiska egenskaper

smidbart

Elektriska ledare måste kunna formas det vill säga de måste kunna deformera utan att bryta sig.

De ledande materialen används vanligtvis i hushålls- eller industriapplikationer, där de måste utsättas för böjningar och böjningar; för detta är formbarhet en extremt viktig funktion.

resistent

Dessa material måste vara slitstarka, för att klara de mekaniska spänningsbetingelser som de vanligtvis utsätts för, tillsammans med de förhöjda temperaturerna på grund av aktuell cirkulation.

Isoleringslager

Vid användning i bostads-, industriell applikation eller som en del av det sammanlänkade strömförsörjningssystemet måste ledare alltid vara täckta med ett lämpligt isolerande skikt.

Detta yttre skikt, även känt som en isolerande jacka, är nödvändigt för att förhindra att den elektriska strömmen som strömmar genom ledaren är i kontakt med människor eller föremål runt den..

Typ av elektriska ledare

Det finns olika kategorier av elektriska ledare och i sin tur är material eller media med högsta elektriska konduktivitet i varje kategori.

För bästa kvalitet är de bästa elektriska ledarna fasta metaller, bland annat koppar, guld, silver, aluminium, järn och vissa legeringar sticker ut..

Det finns emellertid andra typer av material eller lösningar som har bra elektriska ledningsegenskaper, såsom grafit- eller saltlösningar.

Beroende på hur elektriska ledningar utförs är det möjligt att differentiera tre typer av material eller ledande medel som beskrivs nedan:

Metallledare

Denna grupp består av fasta metaller och deras respektive legeringar.

Metallledarna skylder sin höga ledningsförmåga mot molnen av fria elektroner som gynnar cirkulationen av elektrisk ström genom dem. Metallerna ger elektronerna belägna i sina atomers sista omlopp utan att investera större mängder energi, vilket gör hoppet av elektroner från en atom till en annan.

Å andra sidan kännetecknas legeringarna av att ha en hög resistivitet; det vill säga de har ett motstånd proportionellt mot ledarens längd och diameter.

De vanligaste legeringarna i elinstallationer är mässing, en legering av koppar och zink; Tennplåt, en legering av järn och tenn; koppar och nickellegeringar; och krom- och nickellegeringar.

Elektrolytledare

Dessa är lösningar som består av fria joner, vilket hjälper jonklassens elektriska ledning.

För det mesta är dessa typer av ledare närvarande i joniska lösningar, eftersom de elektrolytiska substanserna måste genomgå partiella (eller totala) dissociationer för att bilda de joner som kommer att vara bärare av laddning.

De elektrolytiska ledarna baserar sin funktion på kemiska reaktioner och förskjutningen av materia, vilket underlättar rörelsen av elektroner genom cirkulationsbanan aktiverad av fria joner.

Gasledare

I denna kategori är de gaser som tidigare har utsatts för en joniseringsprocess, vilket möjliggör ledning av elektricitet genom dessa.

Själva luften fungerar som en ledare av elektricitet, när den, då den dielektriska nedbrytningen uppträder, tjänar som ett elektriskt ledande medium för bildning av blixtnedslag och elektrisk chock..

Exempel på drivrutiner

aluminium

Den används starkt vid överföring av elektriska transmissionssystem, eftersom den, trots att den har en 35% lägre konduktivitet jämfört med glödgad koppar, är tre gånger ljusare än den senare.

Högspänningsuttagen är vanligen täckta av en yttre yta av polyvinylklorid (PVC), vilket förhindrar överhettning av ledaren och isolerar strömmen av elektrisk ström från utsidan.

koppar

Det är den vanligaste metallen som elektrisk ledare i industri- och bostadsapplikationer, med tanke på balansen mellan dess ledningsförmåga och priset.

Koppar kan användas i låga och medelstora ledare, med en eller flera ledningar, beroende på ledarens nuvarande kapacitet..

guld

Det är ett material som används i elektroniska sammansättningar av mikroprocessorer och integrerade kretsar. Det används också för att tillverka batteriterminaler för fordon, bland andra applikationer.

Ledningsförmågan hos guldet är ungefär 20% mindre än ledningsförmågan hos det glödgade guldet. Det är dock ett mycket hållbart material och motståndskraftigt mot korrosion.

silver

Med en konduktivitet av 6,30 x 107 S.M-1 (9-10% högre än ledningsförmågan hos glödgad koppar) är den metall som har den högsta elektriska ledningsförmågan som hittills är känd.

Det är ett mycket formbart och duktilt material, med en hårdhet som är jämförbar med den av guld eller koppar. Men dess kostnad är extremt hög, så användningen är inte så vanlig i branschen.

referenser

  1. Elektrisk ledare (s.f.). Ecured. Havanna, Kuba Hämtad från: ecured.cu
  2. Elektriska ledare (s.f.). Hämtad från: aprendeelectricidad.weebly.com
  3. Longo, J. (2009) Elledare. Återställd från: vivirhogar.republica.com
  4. Martín, T och Serrano A. (s.f.). Ledare i elektrostatisk jämvikt. Polytechnic University of Madrid. Spanien. Hämtad från: montes.upm.es
  5. Pérez, J. och Gardey, A. (2016). Definition av elektrisk ledare. Hämtad från: definicion.de
  6. Egenskaper hos elektriska ledare (s.f.). Hämtad från: neetescuela.org
  7. Wikipedia, den fria encyklopedin (2018). Elektrisk ledningsförmåga Hämtad från: en.wikipedia.org
  8. Wikipedia, den fria encyklopedin (2018). Elektrisk ledare Hämtad från: en.wikipedia.org