ELEKTRISKA LEDARE: TYPER OCH HUVUDEGENSKAPER - FYSISK - 2025

De elektriska ledarna eller ledande materialen är de som har liten motstånd mot flödet av elektrisk ström, med tanke på dess specifika egenskaper. Elektriska ledares atomstruktur underlättar förflyttning av elektroner genom dem, med vilken denna typ av element gynnar överföring av elektricitet.

Ledare kan presenteras i olika former, en av dessa är materialet i specifika fysiska förhållanden, såsom metallstänger (stänger) som inte har gjorts till att ingå i elektriska kretsar. Trots att de inte ingår i en elektrisk enhet behåller dessa material alltid sina ledande egenskaper.

Det finns också enpolära eller multipolära elektriska ledare, som formellt används som kopplingselement för elektriska kretsar i bostads- och industriella miljöer. Denna typ av ledare kan formas inuti av koppartrådar eller en annan typ av metalliskt material, täckt med en isolerande yta.

Beroende på kretskonfigurationen kan ledare för bostadstillämpningar (tunn) eller kablar för underjordiska kranar i elektriska distributionssystem (tjocka) också differentieras.

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

egenskaper

Elektriska ledare kännetecknas av att de inte erbjuder mycket motstånd mot passage av elektrisk ström genom dem, vilket bara är möjligt tack vare deras elektriska och fysiska egenskaper, som garanterar att cirkulationen av elektricitet genom ledaren inte orsakar deformation eller förstörelse. av det aktuella materialet.

Elektriska egenskaper

De elektriska ledarnas huvudsakliga egenskaper är följande:

Bra konduktivitet

Elektriska ledare måste ha god elektrisk ledningsförmåga för att uppfylla sin funktion av att transportera elektrisk energi.

Internationella elektrotekniska kommissionen bestämde i mitten av 1913 att den elektriska ledningsförmågan hos koppar i dess rena tillstånd skulle kunna tjäna som referens för att mäta och jämföra ledningsförmågan hos andra ledande material.

Således upprättades International Anneals Copper Standard (IACS för dess akronym på engelska).

Referensen antog var ledningsförmågan hos en glödgad koppartråd av en meter i längd, och ett gram massa vid 20 ° C, vars värde är lika med 5,80 x 10 ⁷ Sm ^-1 . Detta värde kallas 100% elektrisk ledningsförmåga IACS, och det är riktmärket för att mäta konduktiviteten hos ledande material.

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

Atomstrukturen gör det möjligt att passera strömmen

Atomstrukturen tillåter passage av elektrisk ström, eftersom atomer har få elektroner i sitt valensskal och i sin tur är dessa elektroner frigjorda från atomens kärna.

Den beskrivna konfigurationen antyder att en stor mängd energi inte krävs för att elektroner ska flytta från en atom till en annan, vilket underlättar förflyttningen av elektroner genom ledaren.

Dessa typer av elektroner kallas fria elektroner. Deras disposition och rörelsefrihet genom atomstrukturen är det som gör att cirkulationen av elektricitet genom ledaren bidrar till.

Förenade kärnor

Ledarnas molekylstruktur består av ett tätt sammansatt nätverk av kärnor, som förblir praktiskt taget orörligt på grund av dess sammanhållning.

Detta gör att rörelsen av elektroner som är långt borta i molekylen leder till, eftersom de rör sig fritt och reagerar på närheten till ett elektriskt fält.

Nämnda reaktion inducerar elektronernas rörelse i en specifik riktning och ger därigenom upphov till cirkulationen av elektrisk ström som passerar genom det ledande materialet.

Elektrostatisk balans

Genom att utsättas för en särskild laddning når ledande material så småningom ett tillstånd av elektrostatisk jämvikt, i vilken rörelsen av laddningar i materialet inte sker.

Positiva laddningar agglomererar i materialets ena ände och negativa laddningar ackumuleras i motsatt ände. Förskjutningen av laddningar mot ledarens yta genererar närvaron av lika och motsatta elektriska fält inuti ledaren. Således är det totala interna elektriska fältet i materialet noll.

Fysiska egenskaper

Formbar

De elektriska ledarna måste vara formbara; dvs de måste kunna deformeras utan att bryta.

Ledande material används ofta i hushålls- eller industriella tillämpningar, där de måste underkastas böjning och böjning; därför är smidbarhet en oerhört viktig egenskap.

Resistent

Dessa material måste vara motståndskraftiga mot slitage, för att motstå de villkor för mekanisk påkänning som de vanligtvis utsätts för, tillsammans med höga temperaturer på grund av strömcirkulationen.

Isolerande lager

Vid användning i en bostads- eller industriapplikation eller som en del av det sammankopplade elektriska försörjningssystemet måste ledarna alltid täckas av ett lämpligt isolerande skikt.

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

Typer av elektriska ledare

Det finns olika kategorier av elektriska ledare och i sin tur är material eller media med högst elektrisk ledningsförmåga i varje kategori.

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

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

Beroende på hur elektrisk ledning utförs är det möjligt att differentiera tre typer av material eller ledande media, som beskrivs nedan:

Metalliska ledare

Denna grupp består av fasta metaller och deras respektive legeringar.

Metalliska ledare är skyldiga deras höga konduktivitet till moln av fria elektroner som gynnar cirkulationen av elektrisk ström genom dem. Metaller ger upp elektronerna som befinner sig i deras sista bana utan att investera större mängder energi, vilket gör att hopp av elektroner från en atom till en annan är bra.

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

De mest använda legeringarna i elektriska installationer är mässing, en koppar-zinklegering; plåt, en legering av järn och tenn; nickellegeringar av koppar; och krom-nickellegeringar.

Elektrolytiska ledare

Det här är lösningar som består av fria joner, som hjälper jonisk elektrisk ledning.

För det mesta finns dessa typer av ledare närvarande i jonlösningar, eftersom de elektrolytiska substanserna måste genomgå en partiell (eller total) dissociation för att bilda de joner som kommer att vara laddningsbärare.

Elektrolytiska ledare baserar sin verksamhet på kemiska reaktioner och på förskjutning av material, vilket underlättar förflyttning av elektroner genom cirkulationsvägen som möjliggörs av fria joner.

Gasledare

I denna kategori finns de gaser som tidigare har utsatts för en joniseringsprocess som möjliggör ledning av elektricitet genom dem.

Luften själv fungerar som en ledare för elektricitet när den vid dielektrisk nedbrytning tjänar som ett ledande medium för bildning av blixtar och elektriska urladdningar.

Exempel på ledare

Aluminium

Det används mycket i elektriska överföringssystem eftersom de har en 35% lägre konduktivitet jämfört med glödgat koppar, och dess vikt är tre gånger lättare än den senare.

Högspänningsuttag täcks vanligtvis av en yttre yta av polyvinylklorid (PVC), vilket förhindrar ledaren från att överhettas och isolerar passagen av elektrisk ström från utsidan.

Koppar

Det är den metall som mest används som elektrisk ledare i industriella och bostadsmässiga tillämpningar, med tanke på balansen som den ger mellan dess konduktivitet och dess pris.

Koppar kan användas i ledare med låg och medelstor mätare, med en eller flera ledningar, beroende på ledarens amperometriska kapacitet.

Guld

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

Konduktiviteten för guld är ungefär 20% mindre än konduktiviteten för glödguld. Det är emellertid ett mycket hållbart och korrosionsbeständigt material.

Silver

Med en konduktivitet på 6,30 x 10 ⁷ Sm ^-1 (9-10% högre än konduktiviteten för glödgat koppar) är det metallen med den högsta elektriska ledningsförmåga som hittills är känd.

Det är ett mycket formbart och duktilt material, med en hårdhet som är jämförbar med den för guld eller koppar. Kostnaden är emellertid extremt hög, så användningen är inte så vanligt i branschen.

referenser

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