Types en belangrijkste eigenschappen van elektrische geleiders

de elektrische geleiders of geleidende materialen zijn degenen die weinig weerstand hebben tegen de circulatie van elektrische stroom, gegeven hun specifieke eigenschappen. De atomaire structuur van de elektrische geleiders vergemakkelijkt de beweging van de elektronen erdoorheen, waarmee dit type elementen de transmissie van elektriciteit bevordert.

De geleiders kunnen verschillende vormen hebben, een daarvan is het materiaal in specifieke fysieke omstandigheden, zoals metalen staven (rebar) die niet zijn uitgewerkt om uit elektrische circuits te bestaan. Ondanks dat ze geen deel uitmaken van een elektrische assemblage, behouden deze materialen altijd hun rijeigenschappen.

Er zijn ook unipolaire of multipolaire elektrische geleiders, die formeel worden gebruikt als verbindingselementen van elektrische circuits in woon- en industriële gebieden. Dit type geleider kan van binnen worden gevormd door koperdraden of een ander type metaalachtig materiaal, bedekt met een isolerend oppervlak.

Afhankelijk van de configuratie van het circuit, kunnen de geleiders bovendien worden gedifferentieerd voor residentiële toepassingen (dun) of kabels voor ondergrondse stopcontacten in elektrische distributiesystemen (dik).

Voor de toepassing van dit artikel zullen we ons concentreren op de eigenschappen van geleidende materialen in hun pure staat; Daarnaast zullen we weten wat de meest gebruikte geleidende materialen zijn en waarom.

index

• 1 Kenmerken
  • 1.1 Elektrische eigenschappen
  • 1.2 Fysieke kenmerken
• 2 soorten elektrische geleiders
  • 2.1 Metalen geleiders
  • 2.2 Elektrolytische geleiders
  • 2.3 Gasgeleiders
• 3 Voorbeelden van stuurprogramma's
  • 3.1 Aluminium
  • 3.2 Koper
  • 3.3 Goud
  • 3,4 zilver
• 4 Referenties

features

De elektrische geleiders worden gekenmerkt doordat ze niet veel weerstand bieden tegen de doorgang van elektrische stroom er doorheen, wat alleen mogelijk is dankzij de elektrische en fysieke eigenschappen, die garanderen dat de circulatie van elektriciteit door de geleider geen vervorming of vernietiging veroorzaakt van het materiaal in kwestie.

Elektrische eigenschappen

De belangrijkste elektrische eigenschappen van elektrische geleiders zijn de volgende:

Goede geleidbaarheid

De elektrische geleiders moeten een goede elektrische geleiding hebben om hun functie van elektrisch vermogenstransport te vervullen.

De International Electrotechnical Commission bepaalde medio 1913 dat de elektrische geleidbaarheid van zuiver koper als referentie zou kunnen dienen voor het meten en vergelijken van de geleidbaarheid van andere geleidende materialen.

Zo werd de internationale norm voor gloeiend koper vastgesteld (Internationale Annealed Copper-norm, IACS voor zijn acroniem in het Engels).

De aangenomen referentie was de geleidbaarheid van een gegloeide koperdraad van één meter lengte en één gram massa bij 20 ° C, waarvan de waarde gelijk is aan 5.80 x 10⁷ S.M.^-1. Deze waarde staat bekend als 100% IACS elektrische geleidbaarheid en is het referentiepunt voor het meten van de geleidbaarheid van geleidende materialen.

Een geleidend materiaal wordt als zodanig beschouwd als het meer dan 40% van het GBCS bevat. Materialen met een geleidbaarheid van meer dan 100% IACS worden beschouwd als materialen met een hoge geleidbaarheid.

Atoomstructuur maakt de passage van de stroom mogelijk

De atomaire structuur maakt de doorgang van elektrische stroom mogelijk, omdat atomen weinig elektronen in hun valentieschil hebben en op hun beurt deze elektronen loskomen van de kern van het atoom.

De beschreven configuratie impliceert dat het geen grote hoeveelheid energie vereist voor elektronen om van het ene atoom naar het andere te bewegen, waardoor de beweging van elektronen door de geleider wordt vergemakkelijkt.

Dit type elektronen wordt vrije elektronen genoemd. Zijn dispositie en bewegingsvrijheid langs de atomaire structuur is wat de circulatie van elektriciteit door de bestuurder vergemakkelijkt.

Verenigde cores

De moleculaire structuur van de geleiders bestaat uit een hechte netwerk van kernen, dat praktisch onbeweeglijk blijft vanwege zijn cohesie.

Dit maakt de beweging van elektronen die ver weg in het molecuul zijn gunstig, omdat ze vrij bewegen en reageren op de nabijheid van een elektrisch veld. 

Deze reactie induceert de beweging van elektronen in een specifieke richting, die aanleiding geeft tot de circulatie van elektrische stroom door het geleidende materiaal.

Elektrostatische balans

Wanneer ze worden onderworpen aan een bepaalde belasting, bereiken de geleidende materialen uiteindelijk een toestand van elektrostatisch evenwicht waarin er geen beweging van ladingen in het materiaal is.

Positieve ladingen agglomereren aan het ene uiteinde van het materiaal en negatieve ladingen hopen zich op aan het andere uiteinde. De verplaatsing van de ladingen naar het oppervlak van de geleider genereert de aanwezigheid van gelijke en tegenovergestelde elektrische velden in het inwendige van de geleider. Het totale interne elektrische veld binnen het materiaal is dus nul.

Fysieke kenmerken

smeedbaar

De elektrische geleiders moeten kneedbaar zijn; dat wil zeggen, ze moeten kunnen vervormen zonder te breken.

De geleidende materialen worden meestal gebruikt in huishoudelijke of industriële toepassingen, waarin ze moeten worden onderworpen aan bochten en bochten; hiervoor is kneedbaarheid een uiterst belangrijk kenmerk.

resistant

Deze materialen moeten bestand zijn tegen slijtage, bestand zijn tegen de omstandigheden van mechanische spanning waaraan ze gewoonlijk worden blootgesteld, samen met de verhoogde temperaturen als gevolg van de circulatie van de stroom..

Isolatielaag

Bij gebruik in een residentiële, industriële toepassing of als onderdeel van het onderling verbonden voedingssysteem, moeten geleiders altijd bedekt zijn met een geschikte isolatielaag.

Deze buitenlaag, ook bekend als een isolatiemantel, is nodig om te voorkomen dat de elektrische stroom die door de geleider stroomt in contact komt met mensen of voorwerpen eromheen..

Soorten elektrische geleiders

Er zijn verschillende categorieën van elektrische geleiders en op hun beurt zijn in elke categorie de materialen of media met de hoogste elektrische geleidbaarheid.

Voor excellentie zijn de beste elektrische geleiders vaste metalen, waaronder koper, goud, zilver, aluminium, ijzer en sommige legeringen opvallen..

Er zijn echter nog andere soorten materialen of oplossingen die goede elektrische geleidingseigenschappen hebben, zoals grafiet- of zoutoplossingen.

Afhankelijk van de manier waarop de elektrische geleiding wordt uitgevoerd, is het mogelijk om drie soorten materialen of geleidende middelen te onderscheiden, die hieronder worden beschreven:

Metalen geleiders

Deze groep bestaat uit vaste metalen en hun respectieve legeringen.

De metalen geleiders danken hun hoge geleidbaarheid aan de wolken van vrije elektronen die de circulatie van elektrische stroom erdoorheen bevorderen. De metalen leveren de elektronen op in de laatste baan van hun atomen zonder grotere hoeveelheden energie te investeren, wat de sprong van elektronen van het ene atoom naar het andere maakt.

Aan de andere kant worden de legeringen gekenmerkt door een hoge soortelijke weerstand; dat wil zeggen, ze hebben een weerstand die evenredig is met de lengte en diameter van de geleider.

De meest gebruikte legeringen in elektrische installaties zijn messing, een legering van koper en zink; Blik, een legering van ijzer en tin; koper en nikkellegeringen; en chroom en nikkellegeringen.

Elektrolytische geleiders

Dit zijn oplossingen die zijn samengesteld uit vrije ionen, die de elektrische geleiding van de ionische klasse helpen.

Over het algemeen zijn dit soort geleiders aanwezig in ionische oplossingen, omdat de elektrolytische substanties gedeeltelijke (of totale) dissociaties moeten ondergaan om de ionen te vormen die dragers van lading zijn..

De elektrolytische geleiders baseren hun werking op chemische reacties en de verplaatsing van materie, die de beweging van elektronen vergemakkelijkt door het pad van circulatie mogelijk gemaakt door vrije ionen.

Gasgeleiders

In deze categorie bevinden zich de gassen die eerder zijn onderworpen aan een ionisatieproces, waardoor de geleiding van elektriciteit hierdoor mogelijk is.

De lucht zelf fungeert als een geleider van elektriciteit wanneer, wanneer de diëlektrische doorslag plaatsvindt, deze dient als een elektrisch geleidend medium voor de vorming van bliksem en elektrische schok..

Voorbeelden van stuurprogramma's

aluminium

Het wordt in hoge mate gebruikt in bovengrondse elektrische transmissiesystemen, omdat het, ondanks een 35% lagere geleidbaarheid in vergelijking met uitgegloeid koper, driemaal lichter is dan het laatstgenoemde.

De hoogspanningsuitlaten zijn meestal bedekt met een extern oppervlak van polyvinylchloride (PVC), dat oververhitting van de geleider voorkomt en de doorgang van elektrische stroom van buitenaf isoleert.

koperen

Het is het meest gebruikte metaal als een elektrische geleider in industriële en residentiële toepassingen, gezien het evenwicht tussen de geleidbaarheid en de prijs.

Koper kan worden gebruikt in lage en middelgrote geleiders, met één of meerdere draden, afhankelijk van de stroomcapaciteit van de geleider..

goud

Het is een materiaal dat wordt gebruikt in elektronische assemblages van microprocessors en geïntegreerde schakelingen. Het wordt ook gebruikt om de batterijterminals voor voertuigen, onder andere toepassingen te vervaardigen.

De geleidbaarheid van het goud is ongeveer 20% minder dan de geleidbaarheid van het gegloeide goud. Het is echter een zeer duurzaam materiaal en bestand tegen corrosie.

zilver

Met een geleidingsvermogen van 6,30 x 10⁷ S.M.^-1 (9-10% hoger dan de geleidbaarheid van gegloeid koper), is het metaal met de hoogste elektrische geleidbaarheid dat tot nu toe bekend is.

Het is een zeer buigzaam en ductiel materiaal, met een hardheid die vergelijkbaar is met die van goud of koper. De kosten zijn echter extreem hoog, dus het gebruik ervan is niet zo gebruikelijk in de industrie.

referenties

1. Elektrische geleider (s.f.). Ecured. Havana, Cuba Teruggeplaatst van: ecured.cu
2. Elektrische geleiders (s.f.). Teruggeplaatst van: aprendeelectricidad.weebly.com
3. Longo, J. (2009) Stroomgeleiders. Hersteld van: vivirhogar.republica.com
4. Martín, T en Serrano A. (s.f.). Geleiders in elektrostatisch evenwicht. Polytechnische Universiteit van Madrid. Spanje. Teruggeplaatst van: montes.upm.es
5. Pérez, J., en Gardey, A. (2016). Definitie van elektrische geleider. Opgehaald van: definicion.de
6. Eigenschappen van elektrische geleiders (s.f.). Teruggeplaatst van: neetescuela.org
7. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2018). Elektrische geleidbaarheid Teruggeplaatst van: en.wikipedia.org
8. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2018). Elektrische geleider Teruggeplaatst van: en.wikipedia.org