PENGALIR ELEKTRIK: JENIS DAN CIRI UTAMA - FIZIKAL - 2025

The konduktor elektrik atau bahan konduktif adalah mereka yang mempunyai rintangan sedikit untuk aliran arus elektrik, memandangkan sifat-sifat khusus. Struktur atom konduktor elektrik memudahkan pergerakan elektron melaluinya, dengan unsur jenis ini menyokong penghantaran elektrik.

Konduktor boleh dipersembahkan dalam pelbagai bentuk, salah satunya adalah bahan dalam keadaan fizikal tertentu, seperti batang logam (batang) yang belum dibuat untuk menjadi sebahagian daripada litar elektrik. Walaupun tidak menjadi bahagian pemasangan elektrik, bahan-bahan ini selalu mengekalkan sifat konduktifnya.

Terdapat juga konduktor elektrik unipolar atau multipolar, yang secara formal digunakan sebagai elemen penghubung litar elektrik di persekitaran kediaman dan perindustrian. Jenis konduktor ini boleh dibentuk di dalam oleh wayar tembaga atau jenis bahan logam lain, ditutup dengan permukaan penebat.

Di samping itu, bergantung pada konfigurasi litar, konduktor untuk aplikasi kediaman (nipis) atau kabel untuk paip bawah tanah dalam sistem pengedaran elektrik (tebal) dapat dibezakan.

Untuk tujuan artikel ini, kami akan memberi tumpuan kepada ciri-ciri bahan konduktif dalam keadaan tulen; Di samping itu, kita akan mengetahui bahan konduktif yang paling banyak digunakan hari ini dan mengapa.

ciri

Konduktor elektrik dicirikan oleh tidak memberikan banyak rintangan terhadap aliran arus elektrik yang melaluinya, yang hanya mungkin disebabkan oleh sifat elektrik dan fizikalnya, yang menjamin bahawa peredaran elektrik melalui konduktor tidak menyebabkan ubah bentuk atau kerosakan. bahan yang dimaksudkan.

Ciri elektrik

Ciri elektrik utama konduktor elektrik adalah seperti berikut:

Kekonduksian yang baik

Pengalir elektrik mesti mempunyai kekonduksian elektrik yang baik untuk memenuhi fungsinya mengangkut tenaga elektrik.

Suruhanjaya Elektroteknik Antarabangsa menetapkan pada pertengahan tahun 1913 bahawa kekonduksian elektrik tembaga dalam keadaan tulennya dapat berfungsi sebagai rujukan untuk mengukur dan membandingkan kekonduksian bahan konduktif lain.

Oleh itu, International Annealed Copper Standard (IACS untuk akronimnya dalam bahasa Inggeris) ditubuhkan.

Rujukan yang digunakan adalah kekonduksian wayar tembaga anil sepanjang satu meter, dan satu gram jisim pada 20 ° C, yang nilainya sama dengan 5,80 x 10 ⁷ Sm ^-1 . Nilai ini dikenali sebagai IACS kekonduksian elektrik 100%, dan ia merupakan penanda aras untuk mengukur kekonduksian bahan konduktif.

Bahan konduktif dianggap seperti itu jika mempunyai lebih daripada 40% IACS. Bahan yang mempunyai kekonduksian lebih besar daripada 100% IACS dianggap sebagai bahan kekonduksian tinggi.

Struktur atom membenarkan aliran arus

Struktur atom membenarkan aliran arus elektrik, kerana atom mempunyai sedikit elektron di shell valensnya dan, pada gilirannya, elektron ini terlepas dari inti atom.

Konfigurasi yang dijelaskan menunjukkan bahawa sejumlah besar tenaga tidak diperlukan untuk elektron bergerak dari satu atom ke atom yang lain, memudahkan pergerakan elektron melalui konduktor.

Jenis elektron ini dipanggil elektron bebas. Keadaan dan kebebasan bergerak mereka di seluruh struktur atom inilah yang menjadikan peredaran elektrik melalui konduktor kondusif.

Inti bersatu

Struktur molekul konduktor terdiri daripada rangkaian inti yang sangat erat, yang tetap praktikal tidak bergerak kerana kesatuannya.

Ini menjadikan pergerakan elektron yang jauh di dalam molekul kondusif, kerana mereka bergerak bebas dan bertindak balas terhadap jarak medan elektrik.

Tindak balas ini mendorong pergerakan elektron ke arah tertentu, sehingga memungkinkan peredaran arus elektrik melalui bahan konduktif.

Imbangan elektrostatik

Dengan dikenakan cas tertentu, bahan konduktif akhirnya mencapai keadaan keseimbangan elektrostatik di mana pergerakan cas di dalam bahan tidak berlaku.

Caj positif terkumpul di satu hujung bahan dan cas negatif terkumpul di hujung yang bertentangan. Perpindahan cas ke permukaan konduktor menghasilkan kehadiran medan elektrik yang sama dan bertentangan di dalam konduktor. Oleh itu, jumlah medan elektrik dalaman dalam bahan adalah sifar.

Ciri fizikal

Boleh dibeli

Pengalir elektrik mesti mudah ditempa; iaitu, mereka mesti mampu cacat tanpa patah.

Bahan konduktif sering digunakan dalam aplikasi domestik atau industri, di mana ia mesti mengalami lenturan dan lenturan; oleh itu, kelenturan adalah ciri yang sangat penting.

Tahan

Bahan-bahan ini mesti tahan terhadap keausan, untuk menahan keadaan tekanan mekanikal yang biasanya dikenakan, ditambah dengan suhu tinggi kerana peredaran arus.

Lapisan penebat

Apabila digunakan dalam aplikasi kediaman atau perindustrian atau sebagai sebahagian daripada sistem bekalan elektrik yang saling berkaitan, konduktor mesti selalu ditutup dengan lapisan penebat yang sesuai.

Lapisan luar ini, juga dikenali sebagai jaket penebat, diperlukan untuk mengelakkan arus elektrik yang mengalir melalui konduktor daripada bersentuhan dengan orang atau objek di sekitarnya.

Jenis konduktor elektrik

Terdapat pelbagai kategori konduktor elektrik dan, pada gilirannya, dalam setiap kategori terdapat bahan atau media dengan kekonduksian elektrik tertinggi.

Dari segi kecemerlangan, konduktor elektrik terbaik adalah logam padat, antaranya tembaga, emas, perak, aluminium, besi dan beberapa aloi menonjol.

Walau bagaimanapun, terdapat jenis bahan atau larutan lain yang mempunyai sifat pengaliran elektrik yang baik, seperti larutan grafit atau garam.

Bergantung pada cara pengaliran elektrik dilakukan, adalah mungkin untuk membezakan tiga jenis bahan atau media konduktif, yang diperincikan di bawah:

Pengalir logam

Kumpulan ini terdiri daripada logam pepejal dan aloi masing-masing.

Pengalir logam berhutang kekonduksian tinggi terhadap awan elektron bebas yang menyokong peredaran arus elektrik melaluinya. Logam melepaskan elektron yang terletak di orbit terakhir atomnya tanpa melaburkan tenaga yang lebih besar, yang menjadikan lonjakan elektron dari satu atom ke atom yang lain lebih baik.

Sebaliknya, aloi dicirikan dengan mempunyai daya tahan tinggi; iaitu, mereka menunjukkan rintangan sebanding dengan panjang dan diameter konduktor.

Aloi yang paling biasa digunakan dalam pemasangan elektrik adalah tembaga, aloi tembaga-zink; plat besi, aloi besi dan timah; aloi nikel tembaga; dan aloi nikel kromium.

Pengalir elektrolitik

Ini adalah penyelesaian yang terdiri daripada ion bebas, yang membantu pengaliran elektrik kelas ion.

Sebahagian besar, jenis konduktor ini terdapat dalam larutan ion, kerana bahan elektrolit mesti menjalani pemisahan separa (atau total) untuk membentuk ion yang akan menjadi pembawa cas.

Pengalir elektrolit mendasarkan operasi mereka pada tindak balas kimia dan anjakan jirim, yang memudahkan pergerakan elektron melalui jalan peredaran yang diaktifkan oleh ion bebas.

Pengalir gas

Dalam kategori ini adalah gas-gas yang sebelumnya mengalami proses pengionan, yang memungkinkan pengaliran elektrik melaluinya.

Udara sendiri bertindak sebagai pengalir elektrik apabila, semasa kerosakan dielektrik, ia berfungsi sebagai medium konduktif untuk pembentukan kilat dan pelepasan elektrik.

Contoh konduktor

Aluminium

Ia sangat digunakan dalam sistem transmisi elektrik overhead kerana, walaupun mempunyai kekonduksian 35% lebih rendah jika dibandingkan dengan tembaga anil, beratnya tiga kali lebih ringan daripada yang terakhir.

Soket voltan tinggi biasanya ditutup oleh permukaan luaran polivinil klorida (PVC), yang menghalang konduktor daripada terlalu panas dan mengasingkan aliran arus elektrik dari luar.

Tembaga

Ia adalah logam yang paling banyak digunakan sebagai konduktor elektrik dalam aplikasi industri dan kediaman, memandangkan keseimbangan yang ada antara kekonduksian dan harganya.

Tembaga boleh digunakan pada konduktor tolok rendah dan sederhana, dengan satu atau beberapa wayar, bergantung pada kapasiti amperometrik konduktor.

Emas

Ini adalah bahan yang digunakan dalam pemasangan mikropemproses elektronik dan litar bersepadu. Ia juga digunakan untuk membuat terminal bateri untuk kenderaan, antara aplikasi lain.

Kekonduksian emas kurang lebih 20% daripada kekonduksian emas anil. Walau bagaimanapun, ia adalah bahan yang tahan lama dan tahan kakisan.

Perak

Dengan kekonduksian 6,30 x 10 ⁷ Sm ^-1 (9-10% lebih tinggi daripada kekonduksian tembaga anil), ia adalah logam dengan kekonduksian elektrik tertinggi yang diketahui setakat ini.

Ini adalah bahan yang sangat lentur dan mulur, dengan kekerasan yang setanding dengan emas atau tembaga. Walau bagaimanapun, harganya sangat tinggi, jadi penggunaannya tidak begitu biasa di industri ini.

Rujukan

1. Pengalir elektrik (sf). Terasa. Havana Cuba. Dipulihkan dari: ecured.cu
2. Pengalir elektrik (sf). Dipulihkan dari: aprendeelectricidad.weebly.com
3. Longo, J. (2009) Konduktor elektrik. Dipulihkan dari: vivehogar.republica.com
4. Martín, T, dan Serrano A. (nd). Konduktor dalam keseimbangan elektrostatik. Universiti Politeknik Madrid. Sepanyol. Dipulihkan dari: montes.upm.es
5. Pérez, J., dan Gardey, A. (2016). Definisi konduktor elektrik. Dipulihkan dari: definicion.de
6. Sifat konduktor elektrik (sf). Dipulihkan dari: neetescuela.org
7. Wikipedia, Ensiklopedia Percuma (2018). Kekonduksian elektrik. Dipulihkan dari: es.wikipedia.org
8. Wikipedia, Ensiklopedia Percuma (2018). Pengalir elektrik. Dipulihkan dari: es.wikipedia.org