ELEKTRISKE LEDERE: TYPER OG HOVEDEGENSKAPER - FYSISK - 2026

De elektriske lederne eller ledende materialene er de som har liten motstand mot strømmen av elektrisk strøm, gitt dens spesifikke egenskaper. Atomstrukturen til elektriske ledere letter bevegelsen av elektroner gjennom dem, som denne typen element favoriserer overføring av elektrisitet.

Ledere kan presenteres i forskjellige former, en av disse er materialet under spesifikke fysiske forhold, for eksempel metallstenger (stenger) som ikke er blitt laget til å være del av elektriske kretser. Til tross for at de ikke er en del av en elektrisk enhet, opprettholder disse materialene alltid sine ledende egenskaper.

Det er også unipolare eller multipolare elektriske ledere, som formelt brukes som koblingselementer til elektriske kretsløp i bolig- og industrielle omgivelser. Denne typen leder kan dannes inne av kobbertråder eller en annen type metallisk materiale, dekket med en isolerende overflate.

I tillegg, avhengig av kretskonfigurasjonen, kan ledere for boligapplikasjoner (tynne) eller kabler for underjordiske kraner i elektriske distribusjonssystemer (tykk) differensieres.

I forbindelse med denne artikkelen vil vi fokusere på egenskapene til ledende materialer i ren tilstand; I tillegg vil vi vite hvilke som er de mest brukte ledende materialene i dag, og hvorfor.

kjennetegn

Elektriske ledere er kjennetegnet ved ikke å tilby mye motstand mot passering av elektrisk strøm gjennom dem, noe som bare er mulig takket være deres elektriske og fysiske egenskaper, som garanterer at sirkulasjonen av elektrisitet gjennom lederen ikke induserer deformasjon eller ødeleggelse. av det aktuelle materialet.

Elektriske egenskaper

De viktigste elektriske egenskapene til elektriske ledere er som følger:

God ledningsevne

Elektriske ledere må ha god elektrisk ledningsevne for å oppfylle sin funksjon av transport av elektrisk energi.

Den internasjonale elektrotekniske kommisjonen bestemte i midten av 1913 at den elektriske ledningsevnen til kobber i ren tilstand kunne tjene som referanse for måling og sammenligning av ledningsevnen til andre ledende materialer.

Dermed ble International Anneals Copper Standard (IACS for sin akronym på engelsk) opprettet.

Referanse vedtatt var ledningsevnen av en glødet kobbertråd på en meter i lengde, og ett gram av masse ved 20 ° C, hvis verdi er lik 5,80 x 10 ⁷ Sm ^-1 . Denne verdien er kjent som 100% elektrisk ledningsevne IACS, og det er målestokken for å måle ledningsevnen til ledende materialer.

Et ledende materiale anses som sådan hvis det har mer enn 40% IACS. Materialer som har en konduktivitet større enn 100% IACS, regnes som materialer med høy ledningsevne.

Atomstruktur tillater passering av strøm

Atomstrukturen tillater passering av elektrisk strøm, siden atomer har få elektroner i valensskallet, og på sin side er disse elektronene løsnet fra atomkjernen.

Den beskrevne konfigurasjonen innebærer at det ikke er nødvendig med en stor mengde energi for at elektroner skal bevege seg fra et atom til et annet, noe som letter bevegelsen av elektroner gjennom lederen.

Denne typen elektroner kalles gratiselektroner. Deres disposisjon og bevegelsesfrihet gjennom atomstrukturen er det som gjør sirkulasjonen av elektrisitet gjennom lederen som bidrar.

Forente kjerner

Ledernes molekylstruktur består av et tett sammensveiset nettverk av kjerner, som forblir praktisk talt ubevegelig på grunn av dens samhold.

Dette gjør at bevegelse av elektroner som er langt borte i molekylet bidrar, siden de beveger seg fritt og reagerer på nærheten til et elektrisk felt.

Denne reaksjonen induserer bevegelsen av elektronene i en spesifikk retning, og tillater dermed sirkulasjon av elektrisk strøm gjennom det ledende materialet.

Elektrostatisk balanse

Ved å bli utsatt for en spesiell ladning når ledende materialer etter hvert en tilstand av elektrostatisk likevekt der bevegelsen av ladninger i materialet ikke forekommer.

Positive ladninger agglomererer i den ene enden av materialet og negative ladninger akkumuleres i motsatt ende. Forskyvningen av ladninger mot overflaten av lederen genererer tilstedeværelsen av like og motsatte elektriske felt inne i lederen. Dermed er det totale interne elektriske feltet i materialet null.

Fysiske egenskaper

smibar

De elektriske lederne må være formbare; det vil si at de må være i stand til å deformere uten å bryte.

Ledende materialer brukes ofte i innenlandske eller industrielle applikasjoner, der de må utsettes for bøying og bøyning; derfor er formbarhet en ekstremt viktig egenskap.

Resistant

Disse materialene må være motstandsdyktige mot slitasje for å tåle betingelsene for mekanisk belastning som de vanligvis blir utsatt for, kombinert med høye temperaturer på grunn av strømmen.

Isolasjonslag

Når de brukes i bolig- eller industriell bruk eller som en del av det sammenkoblede elektriske forsyningssystemet, må lederne alltid være dekket av et passende isolasjonslag.

Dette ytre laget, også kjent som en isolerende kappe, er nødvendig for å forhindre at den elektriske strømmen som strømmer gjennom lederen kommer i kontakt med mennesker eller gjenstander rundt den.

Typer elektriske ledere

Det er forskjellige kategorier av elektriske ledere, og i sin tur er i hver kategori materialene eller mediene med høyest elektrisk ledningsevne.

Av beste kvalitet er de beste elektriske ledere faste metaller, der kobber, gull, sølv, aluminium, jern og noen legeringer skiller seg ut.

Imidlertid er det andre typer materialer eller løsninger som har gode elektriske ledningsegenskaper, for eksempel grafitt eller saltløsninger.

Avhengig av måten elektrisk ledning utføres på, er det mulig å differensiere tre typer materialer eller ledende medier, som er detaljert nedenfor:

Metalliske ledere

Denne gruppen består av faste metaller og deres respektive legeringer.

Metalliske ledere skylder sin høye konduktivitet til skyer av frie elektroner som favoriserer sirkulasjonen av elektrisk strøm gjennom dem. Metaller gir opp elektronene som befinner seg i den siste bane av atomene uten å investere større mengder energi, noe som gjør hoppet av elektroner fra et atom til et annet.

På den annen side er legeringene preget av å ha en høy resistivitet; det vil si at de har en motstand proporsjonal med lengden og diameteren på lederen.

De mest brukte legeringene i elektriske installasjoner er messing, en kobber-sinklegering; blikkplate, en legering av jern og tinn; kobber nikkel legeringer; og krom nikkellegeringer.

Elektrolytiske ledere

Dette er løsninger som består av frie ioner, som hjelper elektrisk ledning i ioneklasse.

For det meste er disse typer ledere til stede i ioneløsninger, siden de elektrolytiske stoffene må gjennomgå delvis (eller total) dissosiasjon for å danne ionene som vil være ladningsbærere.

Elektrolytiske ledere baserer sin virksomhet på kjemiske reaksjoner og på forskyvning av materie, noe som letter bevegelsen av elektroner gjennom sirkulasjonsbanen som er muliggjort av frie ioner.

Gassformige ledere

I denne kategorien er gassene som tidligere har blitt utsatt for en ioniseringsprosess, som muliggjør ledning av elektrisitet gjennom dem.

Luft fungerer selv som elektrisitetsleder når den ved dielektrisk sammenbrudd fungerer som et ledende medium for dannelse av lyn og elektriske utladninger.

Eksempler på konduktører

Aluminium

Det er sterkt brukt i elektriske overføringssystemer, siden til tross for at den har 35% lavere konduktivitet sammenlignet med glødet kobber, er vekten tre ganger lettere enn sistnevnte.

Høyspenningsuttak dekkes vanligvis av en ekstern overflate av polyvinylklorid (PVC), som forhindrer at lederen overopphetes og isolerer passasjen av elektrisk strøm utenfra.

Kobber

Det er metallet som er mest brukt som elektrisk leder i industrielle og private bruksområder, gitt balansen det gir mellom dets ledningsevne og dets pris.

Kobber kan brukes i ledere med lav og middels måler, med en eller flere ledninger, avhengig av amperometrisk kapasitet til lederen.

Gull

Det er et materiale som brukes i elektroniske samlinger av mikroprosessorer og integrerte kretsløp. Den brukes også til å produsere batteriterminaler for kjøretøy, blant andre applikasjoner.

Konduktiviteten til gull er omtrent 20% mindre enn konduktiviteten til glødet gull. Imidlertid er det et veldig holdbart og korrosjonsbestandig materiale.

Sølv

Med en ledningsevne på 6,30 x 10 ⁷ Sm ^-1 (9-10% høyere enn ledningsevnen for glødet kobber), er det metallet med den høyeste elektriske ledningsevne er kjent til dags dato.

Det er et veldig formbart og duktilt materiale, med en hardhet som kan sammenlignes med gull eller kobber. Kostnadene er imidlertid ekstremt høye, så bruken er ikke så vanlig i bransjen.

referanser

1. Elektrisk leder (sf). Ecured. Havana Cuba. Gjenopprettet fra: ecured.cu
2. Elektriske ledere (sf). Gjenopprettet fra: aprendeelectricidad.weebly.com
3. Longo, J. (2009) Elektrisitetsledere. Gjenopprettet fra: vivehogar.republica.com
4. Martín, T og Serrano A. (nd). Ledere i elektrostatisk likevekt. Polytechnic University of Madrid. Spania. Gjenopprettet fra: montes.upm.es
5. Pérez, J., og Gardey, A. (2016). Definisjon av elektrisk leder. Gjenopprettet fra: definicion.de
6. Egenskaper til elektriske ledere (sf). Gjenopprettet fra: neetescuela.org
7. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2018). Elektrisk ledningsevne. Gjenopprettet fra: es.wikipedia.org
8. Wikipedia, The Free Encyclopedia (2018). Elektrisk leder. Gjenopprettet fra: es.wikipedia.org