Tipi di conduttori elettrici e caratteristiche principali

il conduttori elettrici o materiali conduttivisono quelli che hanno poca resistenza alla circolazione della corrente elettrica, date le loro proprietà specifiche. La struttura atomica dei conduttori elettrici facilita il movimento degli elettroni attraverso di essi, con cui questo tipo di elementi favorisce la trasmissione di energia elettrica.

I conduttori possono apparire di forme diverse, uno di questi è il materiale in specifiche condizioni fisiche, come barre di metallo (armature) che non sono state elaborate per comprendere circuiti elettrici. Nonostante non facciano parte di un assemblaggio elettrico, questi materiali mantengono sempre le loro proprietà di guida.

Esistono anche conduttori elettrici unipolari o multipolari, che sono formalmente usati come elementi di collegamento di circuiti elettrici in aree residenziali e industriali. Questo tipo di conduttore può essere formato all'interno da fili di rame o altro tipo di materiale metallico, coperto con una superficie isolante.

Inoltre, a seconda della configurazione del circuito, i conduttori possono essere differenziati per applicazioni residenziali (sottili) o cavi per prese interrate in sistemi di distribuzione elettrici (grossolani).

Ai fini di questo articolo, ci concentreremo sulle caratteristiche dei materiali conduttivi nel loro stato puro; Inoltre, sapremo quali sono i materiali conduttivi più comunemente utilizzati e perché.

indice

• 1 caratteristiche
  • 1.1 Caratteristiche elettriche
  • 1.2 Caratteristiche fisiche
• 2 tipi di conduttori elettrici
  • 2.1 conduttori di metallo
  • 2.2 Conduttori elettrolitici
  • 2.3 Conduttori gassosi
• 3 esempi di driver
  • 3.1 Alluminio
  • 3.2 Rame
  • 3.3 Oro
  • 3.4 Argento
• 4 riferimenti

lineamenti

I conduttori elettrici sono caratterizzati dal non offrire molta resistenza al passaggio della corrente elettrica attraverso di essi, il che è possibile solo grazie alle sue proprietà elettriche e fisiche, che garantiscono che la circolazione dell'elettricità da parte del conduttore non induca deformazioni o distruzioni del materiale in questione.

Caratteristiche elettriche

Le principali caratteristiche elettriche dei conduttori elettrici sono le seguenti:

Buona conducibilità

I conduttori elettrici devono avere una buona conduttività elettrica per soddisfare la loro funzione di trasporto dell'energia elettrica.

La Commissione elettrotecnica internazionale determinò a metà del 1913 che la conduttività elettrica del rame puro poteva servire come riferimento per misurare e confrontare la conduttività di altri materiali conduttivi.

Quindi, lo standard internazionale per la ricottura del rame (Standard di rame ricotto internazionale, IACS per il suo acronimo in inglese).

Il riferimento adottato era la conduttività di un filo di rame ricotto di un metro di lunghezza e un grammo di massa a 20 ° C, il cui valore è pari a 5,80 x 10⁷ S.M^-1. Questo valore è noto come conduttività elettrica 100% IACS ed è il punto di riferimento per misurare la conduttività di materiali conduttivi.

Un materiale conduttivo è considerato tale se ha più del 40% di IACS. I materiali che hanno una conduttività superiore al 100% IACS sono considerati materiali ad alta conduttività.

La struttura atomica consente il passaggio della corrente

La struttura atomica consente il passaggio della corrente elettrica, poiché gli atomi hanno pochi elettroni nel loro guscio di valenza e, a loro volta, questi elettroni sono staccati dal nucleo dell'atomo.

La configurazione descritta implica che non richiede una grande quantità di energia affinché gli elettroni si spostino da un atomo all'altro, facilitando il movimento degli elettroni attraverso il conduttore.

Questo tipo di elettroni è chiamato elettrone libero. La sua disposizione e libertà di movimento lungo la struttura atomica è ciò che facilita la circolazione di energia elettrica attraverso il conduttore.

Nuclei uniti

La struttura molecolare dei conduttori è costituita da una rete di nuclei strettamente unita, che rimane praticamente immobile a causa della sua coesione.

Questo rende il movimento degli elettroni molto più all'interno della molecola propizio, dal momento che si muovono liberamente e reagiscono alla vicinanza di un campo elettrico.

Questa reazione induce il movimento di elettroni in una direzione specifica, che dà origine alla circolazione di corrente elettrica attraverso il materiale conduttore.

Equilibrio elettrostatico

Se sottoposti a un carico particolare, i materiali conduttivi raggiungono infine uno stato di equilibrio elettrostatico in cui non vi è alcun movimento di cariche all'interno del materiale.

Le cariche positive si agglomerano ad una estremità del materiale e le cariche negative si accumulano all'estremità opposta. Lo spostamento delle cariche verso la superficie del conduttore genera la presenza di campi elettrici uguali e opposti all'interno del conduttore. Pertanto, il campo elettrico interno totale all'interno del materiale è zero.

Caratteristiche fisiche

malleabile

I conduttori elettrici devono essere malleabili; cioè, devono essere in grado di deformarsi senza rompersi.

I materiali conduttivi vengono solitamente utilizzati in applicazioni domestiche o industriali, in cui devono essere sottoposti a piegature e piegature; per questo, la malleabilità è una caratteristica estremamente importante.

resistente

Questi materiali devono essere resistenti all'usura, resistere alle sollecitazioni meccaniche alle quali sono normalmente sottoposti, accoppiati a temperature elevate dovute alla circolazione della corrente.

Strato isolante

Se utilizzati in applicazioni residenziali o industriali o come parte del sistema di alimentazione elettrica interconnesso, i conduttori devono sempre essere coperti con uno strato isolante adatto.

Questo strato esterno, noto anche come rivestimento isolante, è necessario per evitare che la corrente elettrica che circola attraverso il conduttore sia in contatto con persone o oggetti attorno ad esso.

Tipi di conduttori elettrici

Esistono diverse categorie di conduttori elettrici e, a turno, in ciascuna categoria si trovano i materiali o il materiale con la più alta conduttività elettrica.

Per eccellenza, i migliori conduttori elettrici sono i metalli solidi, tra cui spiccano rame, oro, argento, alluminio, ferro e alcune leghe.

Tuttavia, esiste un altro tipo di materiali o soluzioni che hanno buone proprietà di conduzione elettrica, come la grafite o soluzioni saline.

A seconda del modo in cui viene condotta la conduzione elettrica, è possibile differenziare tre tipi di materiali o mezzi conduttivi, che sono descritti di seguito:

Conduttori di metallo

Questo gruppo è costituito da metalli solidi e le loro rispettive leghe.

I conduttori metallici devono la loro alta conduttività alle nuvole di elettroni liberi che favoriscono la circolazione della corrente elettrica attraverso di loro. I metalli producono gli elettroni situati nell'ultima orbita dei loro atomi senza investire maggiori quantità di energia, il che rende il salto di elettroni da un atomo all'altro.

D'altra parte, le leghe sono caratterizzate dall'avere un'elevata resistività; cioè, hanno una resistenza proporzionale alla lunghezza e al diametro del conduttore.

Le leghe più comunemente usate negli impianti elettrici sono l'ottone, una lega di rame e zinco; Banda stagnata, una lega di ferro e stagno; leghe di rame e di nichel; e leghe di cromo e nichel.

Conduttori elettrolitici

Queste sono soluzioni composte da ioni liberi, che aiutano la conduzione elettrica della classe ionica.

Per la maggior parte, questi tipi di conduttori sono presenti in soluzioni ioniche, poiché le sostanze elettrolitiche devono subire dissociazioni parziali (o totali) per formare gli ioni che saranno portatori di carica.

I conduttori elettrolitici basano il loro funzionamento sulle reazioni chimiche e sullo spostamento della materia, il che facilita il movimento degli elettroni attraverso il percorso di circolazione attivato dagli ioni liberi.

Conduttori di gas

In questa categoria ci sono i gas che sono stati precedentemente sottoposti a un processo di ionizzazione, che consente la conduzione dell'elettricità attraverso di essi.

L'aria stessa agisce come un conduttore di elettricità quando, quando si verifica la rottura dielettrica, funge da mezzo elettricamente conduttivo per la formazione di fulmini e scariche elettriche.

Esempi di driver

alluminio

È molto utilizzato nei sistemi di trasmissione elettrica aerea perché, nonostante abbia una conduttività inferiore del 35% rispetto al rame ricotto, il suo peso è tre volte più leggero di quest'ultimo.

Le prese ad alta tensione sono solitamente coperte da una superficie esterna di polivinilcloruro (PVC), che evita il surriscaldamento del conduttore e isola il passaggio della corrente elettrica dall'esterno.

rame

È il metallo più comunemente utilizzato come conduttore elettrico in applicazioni industriali e residenziali, dato l'equilibrio tra conduttività e prezzo.

Il rame può essere utilizzato in conduttori di basso e medio calibro, di uno o più fili, a seconda della capacità di corrente del conduttore.

oro

È un materiale utilizzato negli assemblaggi elettronici di microprocessori e circuiti integrati. Viene anche utilizzato per fabbricare i terminali della batteria per veicoli, tra le altre applicazioni.

La conduttività dell'oro è circa il 20% in meno della conduttività dell'oro ricotto. Tuttavia, è un materiale molto resistente e resistente alla corrosione.

argento

Con una conducibilità di 6,30 x 10⁷ S.M^-1 (9-10% superiore alla conduttività del rame ricotto), è il metallo con la più alta conduttività elettrica finora noto.

È un materiale molto malleabile e duttile, con una durezza paragonabile a quella dell'oro o del rame. Tuttavia, il suo costo è estremamente alto, quindi il suo uso non è così comune nel settore.

riferimenti

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