Tipuri de conductori electrici și caracteristici principale



conductoare electrice sau materiale conductivesunt cele care au o rezistență mică la circulația curentului electric, având în vedere proprietățile lor specifice. Structura atomică a conductorilor electrici facilitează mișcarea electronilor prin ele, cu ajutorul cărora acest tip de elemente favorizează transmiterea energiei electrice.

Conductorii pot apărea în diverse forme, unul dintre acestea fiind materialul în condiții fizice specifice, cum ar fi barele de metal (bare) care nu au fost elaborate pentru a cuprinde circuite electrice. În ciuda faptului că nu fac parte dintr-un ansamblu electric, aceste materiale își păstrează întotdeauna proprietățile de conducere.

Există, de asemenea, conductoare electrice unipolare sau multipolară, care sunt utilizate în mod formal ca elemente de conectare a circuitelor electrice în zonele rezidențiale și industriale. Acest tip de conductor poate fi format în interior prin fire de cupru sau alt tip de material metalic acoperit cu o suprafață izolatoare.

În plus, în funcție de configurația circuitului, conductorii pot fi diferențiate pentru aplicații rezidențiale (subțiri) sau cabluri pentru prize subterane în sistemele electrice de distribuție (grosier).

În scopul acestui articol, ne vom concentra asupra caracteristicilor materialelor conductive în starea lor pură; În plus, vom ști care sunt cele mai folosite materiale conductive și de ce.

index

  • 1 Caracteristici
    • 1.1 Caracteristici electrice
    • 1.2 Caracteristicile fizice
  • 2 Tipuri de conductori electrici
    • 2.1 Conductoare metalice
    • 2.2 Conductori electrolitici
    • 2.3 Conductori gazoși
  • 3 Exemple de drivere
    • 3.1 Aluminiu
    • 3.2 Cupru
    • 3.3 Aur
    • 3.4 Argint
  • 4 Referințe

caracteristici

Conductorii electrici se caracterizează prin faptul că nu oferă multă rezistență la trecerea curentului electric prin ele, ceea ce este posibil numai datorită proprietăților sale electrice și fizice, care garantează că circulația energiei electrice de către conductor nu provoacă deformări sau distrugeri a materialului în cauză.

Caracteristici electrice

Principalele caracteristici electrice ale conductorilor electrici sunt următoarele:

Conductivitate bună

Conductorii electrici trebuie să aibă o bună conductivitate electrică pentru a-și îndeplini funcția de transport al energiei electrice.

Comisia Internațională de Electrotehnică a stabilit la mijlocul lui 1913 că conductivitatea electrică a cuprului pur ar putea servi drept referință pentru măsurarea și compararea conductivității altor materiale conductive.

Astfel, Standardul Internațional de Cupru de Reacție (Standardul internațional de cupru standard, IACS pentru acronimul său în limba engleză).

Referința adoptată a fost conductivitatea unui fir de cupru recoacet cu o lungime de un metru și un gram de masă la 20 ° C, a cărui valoare este egală cu 5,80 x 107 S.M.-1. Această valoare este cunoscută sub numele de 100% conductivitate electrică IACS și reprezintă punctul de referință pentru măsurarea conductivității materialelor conductoare.

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

Structura atomică permite trecerea curentului electric, deoarece atomii au câțiva electroni în carcasa lor de valență și, la rândul lor, acești electroni sunt detașați de nucleul atomului.

Configurația descrisă implică faptul că nu necesită o cantitate mare de energie pentru ca electronii să se deplaseze de la un atom la celălalt, facilitând mișcarea electronilor prin conductor.

Acest tip de electroni se numeste electroni liberi. Dispunerea și libertatea de mișcare de-a lungul structurii atomice facilitează circulația energiei electrice prin conductor.

Miezuri Unite

Structura moleculară a conductorilor este alcătuită dintr-o rețea de nuclee strâns legate, care rămâne practic imobila datorită coeziunii sale.

Aceasta face ca mișcarea electronilor care sunt departe în interiorul moleculei să fie propice, deoarece se mișcă liber și reacționează la apropierea unui câmp electric.

Această reacție induce mișcarea electronilor într-o direcție specifică, care dă naștere circulației curentului electric prin materialul conductiv.

Balanța electrostatică

Atunci când sunt supuse unei sarcini particulare, materialele conducătoare ating, în cele din urmă, o stare de echilibru electrostatic în care nu există nici o mișcare de sarcină în interiorul materialului.

Încărcările pozitive se aglomerează la un capăt al materialului, iar acumulările 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.

Caracteristici fizice

maleabil

Conductoarele electrice trebuie să fie maleabile; adică trebuie să fie capabili să se deformeze fără să se rupă.

Materialele conductive sunt de obicei utilizate în aplicații casnice sau industriale, în care trebuie să fie supuse curbelor și curbelor; pentru aceasta, maleabilitatea este o trăsătură extrem de importantă.

rezistent

Aceste materiale trebuie să fie rezistente la uzură, să reziste la condițiile de solicitare mecanică la care sunt supuse în mod obișnuit, însoțite de temperaturi ridicate datorate circulației curentului.

Stratul de izolație

Atunci când sunt utilizate într-o aplicație rezidențială sau industrială sau ca parte a sistemului de alimentare cu energie electrică interconectată, conductorii trebuie întotdeauna acoperiți cu un strat izolator adecvat.

Acest strat exterior, cunoscut și sub numele de jachetă izolatoare, este necesar pentru a împiedica ca curentul electric care circulă prin conductor să fie în contact cu oamenii sau obiectele din jurul acestuia.

Tipuri de conductori electrici

Există diferite categorii de conductoare electrice și, la rândul lor, în fiecare categorie sunt materialele sau mediile cu cea mai mare conductivitate electrică.

Pentru excelență, cei mai buni conductori electrici sunt metale solide, printre care se remarcă cuprul, aurul, argintul, aluminiu, fierul și unele aliaje.

Cu toate acestea, există un alt tip de materiale sau soluții care au proprietăți bune de conducere electrică, cum ar fi grafit sau soluții saline.

În funcție de modul în care este efectuată conducta electrică, este posibil să se diferențieze trei tipuri de materiale sau medii conductive, care sunt detaliate mai jos:

Conductoare metalice

Acest grup este alcătuit din metale solide și aliajele respective.

Conductorii metalici își datorează conductivitatea ridicată la norii de electroni liberi care favorizează circulația curentului electric prin ele. Metalele dau electronii localizați în ultima orbită a atomilor lor, fără a investi mai multe cantități de energie, ceea ce face să se sară electronii de la un atom la altul.

Pe de altă parte, aliajele sunt caracterizate printr-o rezistivitate ridicată; adică, au o rezistență proporțională cu lungimea și diametrul conductorului.

Cele mai frecvent utilizate aliaje din instalațiile electrice sunt alama, un aliaj de cupru și zinc; Plăci din tablă, un aliaj de fier și staniu; cupru și aliaje de nichel; și crom și aliaje de nichel.

Conductori electrolitici

Acestea sunt soluții formate din ioni liberi, care ajută la conducerea electrică a clasei ionice.

În cea mai mare parte, aceste tipuri de conductori sunt prezente în soluții ionice, deoarece substanțele electrolitice trebuie să fie supuse unor disociere parțiale (sau totale) pentru a forma ionii care vor fi purtători de sarcină.

Conductorii electrolitici își bazează activitatea pe reacțiile chimice și pe deplasarea materiei, ceea ce facilitează mișcarea electronilor prin calea circulației activate de ionii liberi.

Conductoare de gaz

În această categorie sunt gazele care au fost anterior supuse unui proces de ionizare, care permite conducerea electricității prin ele.

Aerul însuși acționează ca un conductor de energie electrică atunci când, atunci când are loc ruperea dielectrică, servește ca un mediu conducător electric pentru formarea descărcărilor electrice și a descărcărilor electrice.

Exemple de drivere

aluminiu

Se utilizează foarte mult în sistemele de transmisie electrice suspendate, deoarece, în ciuda faptului că are o conductivitate scăzută cu 35% comparativ cu cuprul recoace, greutatea sa este de trei ori mai ușoară decât cea din urmă.

Prizele de înaltă tensiune sunt acoperite, de obicei, de o suprafață externă de clorură de polivinil (PVC), care evită supraîncălzirea conductorului și izolează trecerea curentului electric din exterior.

cupru

Este cel mai frecvent utilizat metal ca conductor electric în aplicații industriale și rezidențiale, având în vedere echilibrul dintre conductivitate și preț.

Cuprul poate fi utilizat în conductori de calibru mic și mediu, din unul sau mai multe fire, în funcție de capacitatea curentă a conductorului.

aur

Este un material utilizat în ansamblurile electronice ale microprocesoarelor și circuitelor integrate. Este, de asemenea, utilizat pentru fabricarea terminalelor pentru baterii pentru vehicule, printre alte aplicații.

Conductivitatea aurului este cu aproximativ 20% mai mică decât conductivitatea aurului avalizat. Cu toate acestea, este un material foarte durabil și rezistent la coroziune.

argint

Cu o conductivitate de 6,30 x 107 S.M.-1 (Cu 9-10% mai mare decât conductivitatea cuprului recoace), este metalul cu cea mai mare conductivitate electrică cunoscută până în prezent.

Este un material foarte maleabil și ductil, cu o duritate comparabilă cu aurul sau cuprul. Cu toate acestea, costul său este extrem de ridicat, astfel încât utilizarea sa nu este atât de comună în industrie.

referințe

  1. Conductor electric (s.f.). Ecured. Havana, Cuba Adus de la: ecured.cu
  2. Conductoare electrice (s.f.). Adus de la: aprendeelectricidad.weebly.com
  3. Longo, J. (2009) Conductori de electricitate.Recuperat de la: vivirhogar.republica.com
  4. Martín, T și Serrano A. (s.f.). Conductori în echilibru electrostatic. Universitatea Politehnică din Madrid. Spania. Adus de la: montes.upm.es
  5. Pérez, J. și Gardey, A. (2016). Definiția electric conductor. Adus de la: definicion.de
  6. Proprietățile conductorilor electrici (s.f.). Adus de la: neetescuela.org
  7. Wikipedia, Enciclopedia Liberă (2018). Conductivitate electrică Adus de la: en.wikipedia.org
  8. Wikipedia, Enciclopedia Liberă (2018). Conductor electric. Adus de la: en.wikipedia.org