Il conduttori elettrici o materiali conduttivi Sono 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 i quali questo tipo di elementi favorisce la trasmissione dell'elettricità..
I conduttori possono essere presentati in varie forme, una di queste è il materiale in condizioni fisiche specifiche, come barre metalliche (tondini) che non sono state realizzate per far parte di circuiti elettrici. Nonostante non facciano parte di un assieme elettrico, questi materiali mantengono sempre le loro proprietà conduttive.
Esistono anche conduttori elettrici unipolari o multipolari, che sono formalmente utilizzati come elementi di collegamento per circuiti elettrici in contesti residenziali e industriali. Questo tipo di conduttore può essere formato all'interno da fili di rame o altro tipo di materiale metallico, ricoperti da una superficie isolante..
Inoltre, a seconda della configurazione del circuito, possono essere differenziati conduttori per applicazioni residenziali (sottili) o cavi per rubinetti interrati in sistemi di distribuzione elettrica (spessi).
Ai fini di questo articolo, ci concentreremo sulle caratteristiche dei materiali conduttivi allo stato puro; Inoltre, sapremo quali sono i materiali conduttivi più utilizzati oggi e perché.
Indice articolo
I conduttori elettrici si caratterizzano per non offrire molta resistenza al passaggio di corrente elettrica attraverso di essi, cosa possibile solo grazie alle loro proprietà elettriche e fisiche, che garantiscono che la circolazione di elettricità attraverso il conduttore non induca deformazioni o distruzioni del materiale. in questione.
Le principali caratteristiche elettriche dei conduttori elettrici sono le seguenti:
I conduttori elettrici devono avere una buona conduttività elettrica per svolgere la loro funzione di trasporto di energia elettrica.
La Commissione elettrotecnica internazionale stabilì a metà del 1913 che la conduttività elettrica del rame allo stato puro poteva servire come riferimento per misurare e confrontare la conduttività di altri materiali conduttivi..
Pertanto, lo standard internazionale per il rame ricotto (Standard internazionale di rame ricotto, IACS per il suo acronimo in inglese).
Il riferimento adottato è stato la conducibilità 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 Voi-1. Questo valore è noto come 100% di conducibilità elettrica IACS ed è il punto di riferimento per misurare la conducibilità dei materiali conduttivi..
Un materiale conduttivo è considerato tale se ha più del 40% di SIGC. I materiali che hanno una conduttività superiore al 100% IACS sono considerati materiali ad alta conduttività..
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 è necessaria una grande quantità di energia affinché gli elettroni si spostino da un atomo all'altro, facilitando il movimento degli elettroni attraverso il conduttore..
Questi tipi di elettroni sono chiamati elettroni liberi. La sua disposizione e libertà di movimento lungo la struttura atomica è ciò che rende favorevole la circolazione dell'elettricità attraverso il conduttore..
La struttura molecolare dei conduttori è costituita da una fitta rete di nuclei, che rimane praticamente immobile per la sua coesione.
Ciò rende il movimento degli elettroni che sono lontani all'interno della molecola favorevole al movimento, poiché si muovono liberamente e reagiscono alla vicinanza di un campo elettrico..
Questa reazione induce il movimento degli elettroni in una direzione specifica, che dà luogo alla circolazione della corrente elettrica che passa attraverso il materiale conduttivo..
Essendo soggetti ad una particolare carica, i materiali conduttivi alla fine raggiungono uno stato di equilibrio elettrostatico in cui non si verifica il movimento delle cariche all'interno del materiale..
Le cariche positive si raggruppano a un'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.
I conduttori elettrici devono essere malleabili; cioè, devono potersi deformare senza rompersi.
I materiali conduttivi sono spesso utilizzati in applicazioni domestiche o industriali, in cui devono essere sottoposti a flessione e piegatura; quindi, la malleabilità è una caratteristica estremamente importante.
Questi materiali devono essere resistenti all'usura, per resistere alle condizioni di stress meccanico a cui sono normalmente sottoposti, accoppiati alle alte temperature dovute alla circolazione di corrente..
Quando utilizzati in un'applicazione residenziale, industriale o come parte del sistema di alimentazione elettrica interconnesso, i conduttori devono essere sempre coperti da un adeguato strato isolante.
Questo strato esterno, noto anche come guaina isolante, è necessario per evitare che la corrente elettrica che scorre attraverso il conduttore entri in contatto con persone o oggetti circostanti..
Esistono diverse categorie di conduttori elettrici e, a loro volta, in ciascuna categoria ci sono i materiali o i mezzi 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, esistono altri tipi di materiali o soluzioni che hanno buone proprietà di conduzione elettrica, come la grafite o le soluzioni saline..
A seconda del modo in cui viene eseguita la conduzione elettrica, è possibile differenziare tre tipi di materiali o mezzi conduttivi, che sono descritti di seguito:
Questo gruppo è costituito da metalli solidi e dalle rispettive leghe..
I conduttori metallici devono la loro elevata conduttività alle nuvole di elettroni liberi che favoriscono la circolazione della corrente elettrica attraverso di loro. I metalli cedono gli elettroni situati nell'ultima orbita dei loro atomi senza investire quantità maggiori di energia, il che rende propizio il salto di elettroni da un atomo all'altro.
D'altra parte, le leghe sono caratterizzate dall'avere un'elevata resistività; cioè presentano una resistenza proporzionale alla lunghezza e al diametro del conduttore.
Le leghe più comunemente utilizzate negli impianti elettrici sono l'ottone, una lega rame-zinco; banda stagnata, una lega di ferro e stagno; leghe di rame e nichel; e leghe di cromo nichel.
Si tratta di soluzioni composte da ioni liberi, che aiutano la conduzione elettrica di classe ionica.
La maggior parte di questi tipi di conduttori sono presenti in soluzioni ioniche, poiché le sostanze elettrolitiche devono subire una dissociazione parziale (o totale) per formare gli ioni che saranno portatori di carica..
I conduttori elettrolitici basano il loro funzionamento sulle reazioni chimiche e sullo spostamento della materia, che facilita il movimento degli elettroni attraverso il percorso di circolazione consentito dagli ioni liberi..
In questa categoria rientrano i gas che sono stati precedentemente sottoposti a un processo di ionizzazione, che consente la conduzione di elettricità attraverso di essi..
L'aria stessa funge da conduttore di elettricità quando, quando si verifica una rottura dielettrica, funge da mezzo elettricamente conduttivo per la formazione di fulmini e scariche elettriche..
È molto utilizzato nei sistemi di trasmissione elettrica aerea poiché, pur avendo una conducibilità 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 ricoperte da una superficie esterna di cloruro di polivinile (PVC), che impedisce il surriscaldamento del conduttore e isola il passaggio della corrente elettrica dall'esterno.
È il metallo più utilizzato come conduttore elettrico in applicazioni industriali e residenziali, visto l'equilibrio che presenta tra la sua conduttività e il suo prezzo..
Il rame può essere utilizzato in conduttori di basso e medio calibro, con uno o più fili, a seconda della capacità amperometrica del conduttore..
È un materiale utilizzato negli assemblaggi elettronici di microprocessori e circuiti integrati. Viene anche utilizzato per produrre terminali di batterie per veicoli, tra le altre applicazioni..
La conduttività dell'oro è circa il 20% inferiore alla conduttività dell'oro ricotto. Tuttavia, è un materiale molto durevole e resistente alla corrosione..
Con una conducibilità di 6,30 x 107 Voi-1 (9-10% superiore alla conduttività del rame ricotto), è il metallo con la più alta conduttività elettrica finora conosciuta.
È un materiale molto malleabile e duttile, con una durezza paragonabile a quella dell'oro o del rame. Tuttavia, il suo costo è estremamente elevato, quindi il suo utilizzo non è così comune nel settore.
Nessun utente ha ancora commentato questo articolo.