Οι αγωγοί είναι - Περιγραφές, Σχέδια και Παραδείγματα

Ένας αγωγός είναι μια ουσία που μπορεί να μεταφέρει θερμότητα ή ηλεκτρικό ρεύμα.

Έχετε κρατήσει ποτέ κουτάλι ή μεταλλικό αντικείμενο κοντά σε θερμότητα ή ηλεκτρικό ρεύμα, τότε θα νιώσουμε τη θερμότητα ή τον ηλεκτρισμό, σωστά; Τα χέρια γίνονται ζεστά και ηλεκτροπληξία. Αυτό είναι το αποτέλεσμα της αγωγής θερμότητας από το αγώγιμο υλικό.

Ορισμός των αγωγών

Οι αγωγοί είναι ουσίες ή υλικά που έχουν την ικανότητα να μεταφέρουν θερμότητα ή ηλεκτρικό ρεύμα.

Οι αγωγοί είναι σε θέση να μεταφέρουν ηλεκτρισμό καλά επειδή έχουν πολύ μικρή ειδική αντίσταση.

Η ποσότητα της αντίστασης επηρεάζεται από τον τύπο του υλικού ή τα συστατικά υλικά, την αντίσταση, το μήκος και την επιφάνεια διατομής του υλικού.

Απαιτήσεις υλικών αγωγών

Οι προϋποθέσεις για τα αγώγιμα υλικά είναι:

1. Καλή αγωγιμότητα

Καλή αγωγιμότητα σε ένα υλικό αγωγού που έχει σχετικά μικρή τιμή πυκνότητας. Όσο μικρότερη είναι η αντίσταση τύπου, τόσο καλύτερη είναι η τιμή αγωγιμότητας του υλικού. Η αντίσταση τύπου είναι αντιστρόφως ανάλογη με την αγωγιμότητα του υλικού.

Η αγωγιμότητα του υλικού σχετίζεται με τη θερμική αγωγιμότητα και την ηλεκτρική αγωγιμότητα.

Η θερμική αγωγιμότητα δηλώνει την ποσότητα θερμότητας που μπορεί να περάσει μέσα από το υλικό σε ένα ορισμένο χρονικό διάστημα. Το μέταλλο είναι ένα υλικό που έχει υψηλή θερμική αγωγιμότητα, έτσι ώστε το μέταλλο τείνει να έχει υψηλή αγωγιμότητα ως αγωγό.

Η αγωγιμότητα στην ηλεκτρική ενέργεια περιγράφει την ικανότητα αγωγής υλικών για την αγωγή ηλεκτρικού ρεύματος. Το μέγεθος της ηλεκτρικής αγωγιμότητας του αγωγού επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό από τον τύπο αντίστασης που διαθέτει το αγώγιμο υλικό. Η αντίσταση τύπου μπορεί να εκφραστεί στην ακόλουθη εξίσωση:

R = ρ (l / A)

Πληροφορίες:

• R = αντίσταση (Ω)
• ρ = ειδική αντίσταση (Ω.m)
• l = μήκος αγωγού (μέτρο)
• A = εμβαδόν διατομής του καλωδίου (m2)

2. Υψηλή μηχανική αντοχή

Τα αγώγιμα υλικά έχουν υψηλή μηχανική αντοχή, ώστε να μπορούν να μεταφέρουν θερμότητα ή ηλεκτρισμό σωστά. Τα υλικά με υψηλή μηχανική αντοχή έχουν πυκνά συστατικά.

Όταν το υλικό του αγωγού προσεγγίζεται με πηγή θερμότητας ή ηλεκτρικό ρεύμα, θα υπάρχει δόνηση ή δόνηση στο υλικό αγωγού. Μέσω αυτής της δόνησης ή δόνησης, η θερμότητα ή το ηλεκτρικό ρεύμα θα ρέει από το ένα άκρο στο άλλο αγώγιμο υλικό.

Οι μηχανικές ιδιότητες του υλικού είναι πολύ σημαντικές, ειδικά όταν το αγώγιμο υλικό βρίσκεται πάνω από το έδαφος. Το υλικό αγωγού πρέπει να είναι γνωστό για τις μηχανικές του ιδιότητες, επειδή σχετίζεται με την κατανομή υψηλών τάσεων στη γραμμή ηλεκτρικού ρεύματος.

3. Μικρός συντελεστής επέκτασης

Τα υλικά που έχουν μικρό συντελεστή διαστολής δεν αλλάζουν εύκολα σχήμα, μέγεθος ή όγκο λόγω της επίδρασης των αλλαγών θερμοκρασίας.

R = R {1 + α (t - t)},

πληροφορίες:

• R: το ποσό της αντίστασης μετά από αλλαγή θερμοκρασίας (Ω)
• Ρ : η αρχική αντίσταση, πριν από την αλλαγή της θερμοκρασίας (Ω)
• t: η θερμοκρασία της τελικής θερμοκρασίας, σε C.
• τ: θερμοκρασία της αρχικής θερμοκρασίας, σε C.
• α: συντελεστής θερμοκρασίας αντίστασης ειδικής αντίστασης

4. Διαφορετική θερμοηλεκτρική ισχύς μεταξύ υλικών

Σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα, ένα ηλεκτρικό ρεύμα αλλάζει πάντα στη θερμοηλεκτρική ισχύ λόγω της αλλαγής της θερμοκρασίας. Το σημείο θερμοκρασίας σχετίζεται με τον τύπο μετάλλου που χρησιμοποιείται ως αγωγός.

Είναι πολύ σημαντικό να γνωρίζουμε το αποτέλεσμα που προκύπτει όταν συνδέονται δύο διαφορετικοί τύποι μετάλλων σε ένα σημείο επαφής. Υπό διαφορετικές συνθήκες θερμοκρασίας, το υλικό έχει διαφορετική αγωγιμότητα.

5. Το μέτρο ελαστικότητας είναι αρκετά μεγάλο

Αυτή η ιδιότητα είναι πολύ σημαντική για χρήση όταν πραγματοποιείται διανομή υψηλής τάσης. Με υψηλό συντελεστή ελαστικότητας, το υλικό αγωγού δεν θα είναι ευαίσθητο σε ζημιά λόγω υψηλής πίεσης. Ο ηλεκτρικός αγωγός είναι ένα υγρό όπως ο υδράργυρος, ένα αέριο όπως το νέον και ένα στερεό σαν μέταλλο.

Χαρακτηριστικά υλικού αγωγού Είναι

Τα χαρακτηριστικά του υλικού αγωγού χωρίζονται σε δύο τύπους χαρακτήρων, δηλαδή:

• Ηλεκτρικά χαρακτηριστικά που έχουν ρόλο να δείξουν την ικανότητα ενός αγωγού όταν ενεργοποιείται από ένα ηλεκτρικό ρεύμα.
• Μηχανικά χαρακτηριστικά που δείχνουν ικανότητα αγωγός όσον αφορά την ελκυστικότητα.

Υλικά αγωγών

Τα υλικά που χρησιμοποιούνται συνήθως ως αγωγοί περιλαμβάνουν

• Συνηθισμένα μέταλλα όπως χαλκός, αλουμίνιο, σίδερο.
• Το κράμα μέταλλο είναι ένα μέταλλο κατασκευασμένο από χαλκό ή αλουμίνιο που αναμιγνύεται με άλλα μέταλλα σε μια ορισμένη ποσότητα. Αυτό είναι χρήσιμο για την αύξηση της μηχανικής αντοχής του μετάλλου.
• Κράμα μέταλλο, το οποίο είναι ένα μείγμα δύο ή περισσότερων τύπων μετάλλων σε συνδυασμό με συμπίεση, τήξη ή συγκόλληση.

Κάθε υλικό αγωγού έχει διάφορους τύπους αντίστασης. Τα παρακάτω είναι μερικά από τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα υλικά αγωγών με τις τιμές αντίστασης τύπου ως εξής:

Το πιο κοινό υλικό που χρησιμοποιείται ως αγωγός είναι ο χαλκός. Το υλικό χαλκού έχει σχετικά μικρή τιμή αντίστασης τύπου και φτηνή τιμή και είναι άφθονο στη φύση.

Παραδείγματα υλικών αγωγών

Ακολουθούν μερικά παραδείγματα υλικών αγωγών:

1. Αλουμίνιο

Το καθαρό αλουμίνιο έχει μάζα enis 2,7 g / cm3, με σημείο τήξης 658 oC και δεν είναι διαβρωτικό. Το αλουμίνιο έχει αγωγιμότητα 35 m / Ohm.mm2, περίπου το 61,4% της αγωγιμότητας του χαλκού. Το καθαρό αλουμίνιο είναι εύκολο να σχηματιστεί επειδή είναι μαλακό με αντοχή εφελκυσμού 9 kg / mm2. Επομένως, το αλουμίνιο συχνά αναμιγνύεται με χαλκό για να ενισχύσει την ελκυστικότητά του. Η χρήση αλουμινίου περιλαμβάνει τον αγωγό ACSR (αλουμίνιο αγωγός χάλυβα ενισχυμένος), ACAR (αλουμίνιο αγωγός κράμα ενισχυμένο).

2. Χαλκός

Ο χαλκός έχει υψηλή ηλεκτρική αγωγιμότητα, δηλαδή 57 m / Ohm.mm2 στους 20 oC με συντελεστή επέκτασης θερμοκρασίας 0,004 / oC. Ο χαλκός έχει αντοχή εφελκυσμού 20 έως 40 kg / mm2. Η χρήση του χαλκού ως αγώγιμο υλικό, για παράδειγμα, σε μονωμένο σύρμα (NYA, NYAF), καλώδια (NYM, NYY, NYFGbY), ζυγοί, ελαστικά δαχτυλίδια έλξης dc μηχανές AC και ούτω καθεξής.

3. Υδράργυρος

Ο υδράργυρος είναι το μόνο μέταλλο σε υγρή μορφή με ειδική αντίσταση 0,95 Ohm.mm2 / m, συντελεστή θερμοκρασίας 0,00027 / oC. Η χρήση υδραργύρου περιλαμβάνει ως αέριο πλήρωσης για ηλεκτρονικούς σωλήνες, υγρά αντλίας διάχυσης, ηλεκτρόδια σε υλικά οργάνων για ηλεκτρική μέτρηση στερεών διηλεκτρικών υλικών και ως υγρό πληρωτικό για θερμόμετρα.

Αναφορά: Αγωγός και απομονωτής - Η τάξη φυσικής