סוגי מוליכים חשמליים ותכונות עיקריות

ה מוליכים חשמליים או חומרים מוליכים הם אלה שיש להם התנגדות קטנה למחזור זרם חשמלי, בהתחשב בתכונות הספציפיות שלהם. המבנה האטומי של המוליכים החשמליים מקל על תנועת האלקטרונים דרכם, אשר סוג זה של אלמנטים מעדיף את העברת החשמל.

המוליכים יכולים להופיע בצורות שונות, אחד מהם הוא החומר בתנאים פיזיים ספציפיים, כמו מוטות מתכת (מוטות מוטות) שלא הורחבו כדי לכלול מעגלים חשמליים. למרות שלא להיות חלק הרכבה חשמלית, חומרים אלה תמיד לשמור על תכונות הנהיגה שלהם.

ישנם גם מוליכים חשמליים חד קוטביים או רב-קוטביים, המשמשים רשמית כחיבור אלמנטים של מעגלים חשמליים באזורי מגורים ותעשייה. סוג זה של מוליך יכול להיווצר בתוך חוטי נחושת או סוג אחר של חומר מתכתי, מכוסה משטח בידוד.

בנוסף, בהתאם לתצורה של המעגל, המוליכים יכולים להיות מובחנים עבור יישומים למגורים (רזה) או כבלים עבור שקעים תת קרקעיים במערכות חלוקת חשמל (עבה).

למטרות מאמר זה, נתמקד במאפיינים של חומרים מוליכים במצבם הטהור; בנוסף, נדע מה הם החומרים המוליכים הנפוצים ביותר ולמה.

אינדקס

• 1 מאפיינים
  • 1.1 תכונות חשמליות
  • 1.2 מאפיינים פיזיים
• 2 סוגים של מוליכים חשמליים
  • 2.1 מוליכי מתכת
  • 2.2 מוליכים אלקטרוליטיים
  • 2.3 מוליכי גז
• 3 דוגמאות לנהגים
  • 3.1 אלומיניום
  • 3.2 נחושת
  • 3.3 זהב
  • 3.4 כסף
• 4 הפניות

תכונות

המוליכים החשמליים מאופיינים בכך שאינם מציעים התנגדות רבה למעבר זרם חשמלי דרכם, דבר שרק הודות לתכונות החשמליות והפיסיקליות שלו, המבטיחים כי תפוצת החשמל על-ידי המנצח לא תיצור דפורמציה או הרס של החומר המדובר.

מאפיינים חשמליים

המאפיינים החשמליים העיקריים של מוליכים חשמליים הם כדלקמן:

מוליכות טובה

מוליכים חשמליים חייב להיות מוליכות חשמלית טובה למלא את תפקודם של כוח התחבורה.

הוועדה האלקטרוטכנית הבינלאומית קבעה באמצע שנת 1913 כי המוליכות החשמלית של נחושת טהורה יכולה לשמש כמדד למדידה והשוואה בין המוליכות של חומרים מוליכים אחרים.

לפיכך, תקן בינלאומי עבור חישול נחושת הוקמה (תקן נחושת הבינלאומי נחושת, IACS עבור ראשי התיבות שלה באנגלית).

ההתייחסות שאומצה היתה מוליכות של חוט נחושת annealed של מטר אחד אורך, ו גרם אחד של מסה על 20 מעלות צלזיוס, שערכם שווה ל 5.80 x 10⁷ S.m^-1. ערך זה ידוע כמוליכות חשמלית של 100% IACS, והיא נקודת ההתייחסות למדידת המוליכות של חומרים מוליכים.

חומר מוליך נחשב ככזה אם יש לו יותר מ 40% IACS. חומרים בעלי מוליכות גבוהה מ -100% IACS נחשבים לחומרי מוליכות גבוהים.

המבנה האטומי מאפשר מעבר של הזרם

המבנה האטומי מאפשר מעבר של זרם חשמלי, מכיוון שלאטומים יש מעט אלקטרונים במעטפת הערכיות שלהם, ובתורה, האלקטרונים האלה מנותקים מגרעין האטום.

התצורה המתוארת מרמזת כי היא אינה דורשת כמות גדולה של אנרגיה עבור אלקטרונים לעבור מאטום אחד למשנהו, להקל על התנועה של אלקטרונים דרך המנצח.

סוג זה של אלקטרונים נקרא אלקטרונים חופשיים. הנטייה שלו וחופש התנועה לאורך המבנה האטומי הוא מה שמקל על זרימת החשמל באמצעות הנהג.

ליבות מאוחדות

המבנה המולקולרי של המוליכים מורכב מרשת גרעינית הדוקה, אשר נותרת כמעט ללא תנועה בשל הלכידות שלה.

זה עושה את התנועה של אלקטרונים כי הם רחוקים בתוך המולקולה התומכת, שכן הם נעים בחופשיות להגיב על הקרבה של שדה חשמלי. 

תגובה זו גורמת תנועה של אלקטרונים בכיוון מסוים, אשר מעורר את זרימת זרם חשמלי באמצעות חומר מוליך.

מאזן אלקטרוסטטי

כאשר הם נתונים לעומס מסוים, החומרים המוליכים מגיעים בסופו של דבר למצב של שיווי משקל אלקטרוסטטי שבו אין תנועה של מטענים בתוך החומר.

חיובי חיובי agglomerate בקצה אחד של החומר ואת החיובים השליליים לצבור בקצה השני. תזוזה של המטענים לעבר פני השטח של המנצח מייצרת את נוכחותם של שדות חשמליים שווים ומנוגדים בפנים של המנצח. לפיכך, השדה החשמלי הפנימי הכולל בתוך החומר הוא אפס.

מאפיינים פיזיים

גמיש

המוליכים החשמליים חייבים להיות גמישים; כלומר, הם חייבים להיות מסוגלים לעוות בלי לשבור.

חומרים מוליכים משמשים בדרך כלל ביישומים ביתיים או תעשייתיים, בהם הם חייבים להיות כפופים כיפוף עיקולים; עבור זה, גמישות היא תכונה חשובה ביותר.

עמיד

חומרים אלה חייבים להיות עמיד ללבוש, לעמוד בתנאים של לחץ מכני שבו הם נחשפים בדרך כלל, יחד עם הטמפרטורות גבוהות בשל זרימת הנוכחי.

שכבת בידוד

כאשר נעשה שימוש ביישום מגורים, תעשייתי או כחלק ממערכת אספקת החשמל המחוברת, המוליכים חייבים תמיד להיות מכוסים בשכבת בידוד מתאימה.

זו השכבה החיצונית, המכונה גם ז 'קט בידוד, יש צורך למנוע זרם חשמלי זורם דרך המנצח מלהיות במגע עם אנשים או חפצים סביב זה..

סוגי מוליכים חשמליים

ישנן קטגוריות שונות של מוליכים חשמליים, בתורו, בכל קטגוריה הם חומרים או מדיה עם מוליכות חשמלית הגבוהה ביותר.

עבור מצוינות, המוליכים החשמליים הטובים ביותר הם מתכות מוצקות, ביניהם נחושת, זהב, כסף, אלומיניום, ברזל וכמה סגסוגות להתבלט..

עם זאת, ישנם סוגים אחרים של חומרים או פתרונות בעלי תכונות הולכה חשמלית טובה, כגון פתרונות גרפיט או מלח.

בהתאם לאופן ביצוע ההולכה החשמלית, ניתן להבחין בין שלושה סוגים של חומרים או אמצעים מוליכים, המפורטים להלן:

מוליכים מתכת

קבוצה זו מורכבת של מתכות מוצקות סגסוגות שלהם בהתאמה.

מוליכי המתכות חייבים את המוליכות הגבוהה שלהם לענני האלקטרונים החופשיים שמעדיפים את זרימת הזרם החשמלי דרכם. המתכות מניבות את האלקטרונים הממוקמים במסלול האחרון של האטומים שלהם מבלי להשקיע כמויות גדולות יותר של אנרגיה, מה שהופך את הקפיצה של אלקטרונים מאטום אחד למשנהו.

מצד שני, סגסוגות מאופיינות בעל התנגדות גבוהה; כלומר, יש להם התנגדות יחסית אורך וקוטר של המנצח.

סגסוגות הנפוץ ביותר במתקנים חשמליים הם פליז, סגסוגת של נחושת ואבץ; Tinplate, סגסוגת של ברזל פח; נחושת וסגסוגות ניקל; וכרום וסגסוגות ניקל.

מוליכים אלקטרוליטיים

אלו הם פתרונות המורכבים יונים חינם, אשר מסייעים להובלת חשמל יונית בכיתה.

על פי רוב, אלו סוגים של מוליכים נמצאים פתרונות יוניים, שכן חומרים אלקטרוליטי חייב לעבור חלקית (או סך) דיסוציאציות כדי ליצור את היונים כי יהיו נושאות תשלום.

מוליכים אלקטרוליטיים מבססים את פעולתם על תגובות כימיות ועל עקירה של החומר, אשר מקלה על התנועה של אלקטרונים דרך נתיב של זרימת מופעל על ידי יונים חופשי.

מוליכי גז

בקטגוריה זו הם גזים שהיו בעבר נתון תהליך יינון, אשר מאפשר הולכה של חשמל באמצעות אלה.

האוויר עצמו משמש כמוליך חשמל, כאשר מתרחש התמוטטות דיאלקטארית, הוא משמש מדיום מוליך חשמלית להיווצרות ברקים והלם חשמלי..

דוגמאות לנהגים

אלומיניום

הוא משמש מאוד במערכות חשמל תקורה תקורה כי, למרות שיש מוליכות נמוכה יותר 35% לעומת נחושת annealed, המשקל שלה הוא שלוש פעמים קל יותר מאשר האחרון.

שקעי המתח הגבוהים מכוסים בדרך כלל על ידי משטח חיצוני של פוליוויניל כלוריד (PVC), המונע התחממות יתר של המנצח ומבודד את מעבר הזרם החשמלי מבחוץ.

נחושת

זהו המתכת הנפוצה ביותר כמוליך חשמל ביישומים תעשייתיים ומגורים, בהתחשב באיזון בין המוליכות שלה לבין המחיר.

נחושת ניתן להשתמש במנשאים נמוכים ובינוניים, עם אחד או חוטים, בהתאם קיבולת הנוכחית של המנצח..

זהב

זהו חומר המשמש הרכבות אלקטרוניות של מעבדים ומסלולים משולבים. הוא משמש גם לייצור מסופי הסוללה עבור כלי רכב, בין יישומים אחרים.

מוליכות של זהב הוא כ 20% פחות מאשר המוליכות של זהב annealed. עם זאת, הוא חומר עמיד מאוד בפני קורוזיה.

כסף

עם מוליכות של 6.30 x 10⁷ S.m^-1 (9-10% יותר מאשר המוליכות של נחושת annealed), הוא מתכת עם מוליכות חשמלית הגבוהה ביותר שידועים עד כה.

זהו חומר מאוד דליקיל מאוד, עם קשיות דומה לזה של זהב או נחושת. עם זאת, העלות שלה היא גבוהה מאוד, ולכן השימוש בו הוא לא כל כך נפוץ בתעשייה.

הפניות

1. מוליך חשמל (s.f.). אקורד. הוואנה, קובה מקור: ecured.cu
2. מוליכים חשמליים (s.f). מקור: aprendeelectricidad.weebly.com
3. לונגו, ג 'יי (2009) מוליכים חשמל. שוחזר מ: vivirhogar.republica.com
4. Martín, T, ו- Serrano A. (s.f.). מוליכים בשיווי משקל אלקטרוסטטי. הפוליטכני של אוניברסיטת מדריד. ספרד מאוחזר מ: montes.upm.es
5. Pérez, J., and Gardey, A. (2016). הגדרת מנצח חשמלי. מקור: Definicion.de
6. תכונות של מוליכים חשמליים (s.f). מקור: neetescuela.org
7. ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית (2018). מוליכות חשמלית מקור: en.wikipedia.org
8. ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית (2018). מוליך חשמל מקור: en.wikipedia.org