В металлах электрические проводники включают подвижные электрически заряженные частицы, называемые «электронами». Когда электрический заряд прикладывается к металлу в определенных точках, электроны смещаются и позволяют электричеству проходить. Материалы с высокой подвижностью электронов являются хорошими проводниками, а материалы с низкой подвижностью электронов не являются хорошими проводниками и называются «изоляторами».
Электромонтажные изделия
by Liuda Dunaf. Последнее обновление: 23 июня, 2022
Единицы электропроводности
Символ σ обозначает электрическую проводимость и выражается в единицах СИ сименс на метр (См/м). Греческая буква κ используется в электротехнике. Часто греческая буква γ обозначает проводимость. В воде проводимость иногда указывается как удельная проводимость, которая является мерой по сравнению с чистой водой при 25°C.
Электропроводность металлов
Металлы проводят электричество, позволяя свободным электронам течь между атомами. Эти электроны не связаны ни с одним атомом, ни с ковалентной связью. Движение одного свободного электрона внутри решетки рассеивает электроны в соседнем атоме, поскольку заряды отталкиваются друг от друга. Процесс повторяется, двигаясь по направлению тока к положительно заряженному концу.
Проводимость в металлах подчиняется закону Ома, который гласит, что сила тока прямо пропорциональна приложенному к металлу электрическому полю. Правило, названное в честь немецкого физика Георга Ома, возникло в опубликованной в 1827 году статье, описывающей, как электрические цепи определяют ток и напряжение. Ключевой переменной в реализации закона Ома является сопротивление металлов.
Материалы с хорошей и плохой электропроводностью
Проводники против изоляторов
Проводники — это материалы или вещества, которые позволяют электричеству течь через них. Они проводят электричество, потому что позволяют электронам плавно течь от атома к атому внутри себя. Проводники также позволяют передавать тепло или свет от одного источника к другому.
Электромонтажные изделия
Большинство металлов, таких как медь, алюминий, железо, золото и серебро, являются сильными проводниками электричества, поскольку электроны могут свободно переходить от одного атома к другому. Медь, например, является сильным проводником, потому что она очень легко предсказывает свободное движение электронов. Алюминий, с другой стороны, также является хорошим проводником, но не таким прочным, как медь. Он очень легкий, поэтому в основном используется в силовых распределительных кабелях.
Изоляторы — это материалы или вещества, которые сопротивляются или не позволяют току проходить через них. В целом они носят твердый характер. Изоляторы часто используются в нескольких системах, поскольку они не пропускают тепло. Удельное сопротивление — это свойство, которое отличает изоляторы от проводников.
Дерево, ткань, стекло, слюда и кварц — отличные примеры изоляторов. Изоляторы также являются протекторами. Они обеспечивают защиту от тепла, звука и, конечно же, от прохождения электричества. Кроме того, изоляторы не имеют свободных электронов. Это главный фактор, почему они не проводят электричество.
Медные и алюминиевые кабели и провода
Электромонтажные изделия
Есть два металла, которые широко используются для изготовления электрических кабелей; медь и алюминий. Металлическая медь используется для формирования изолированного электрического медного кабеля, а металлический алюминий используется для создания алюминиевого кабеля.
Медный кабель обычно используется для электропроводки из-за его высокой электропроводности. Он обладает высокой электропроводностью, что делает прохождение электричества без нагрева слишком большим, поскольку он генерирует меньше заряда, когда электричество проходит через него. Электрические заряды в медном металле проходят быстро, поэтому предпочтительны электрические медные кабели.
Одним из конкретных недостатков медного кабеля является то, что медный кабель экранирован резиной, что делает невозможным отсоединение от кабеля. Производители заменили медный провод с резиновой изоляцией на медный оловянный провод. Однако из-за высокой стоимости медного провода он обычно не используется в жилой электропроводке.
Алюминиевая проволока была представлена в качестве альтернативы традиционной медной проволоке, поскольку алюминиевая проволока дешевле. Алюминий является сильным проводником электрического тока. Алюминиевый провод используется для значительных цепей нагрузки, включая системы кондиционирования воздуха, в некоторых жилых помещениях. Алюминий также используется в различных приборах. Известно, что он обладает сильной коррозионной стойкостью, что является отличным подспорьем в обеспечении более длительного срока службы всех электрических устройств, изготовленных из алюминиевой проволоки. Это также эффективное и экономичное решение.
Однако у металлического алюминия все же есть свои недостатки, так как он выделяет больше тепла, чем медная проволока, из-за своего высокого сопротивления. Алюминий все еще используется, потому что в мире достаточно запасов этого металла.
Вывод
В процентном отношении алюминий является наиболее перерабатываемым промышленным металлом: 75% алюминия, когда-либо произведенного, все еще используется сегодня. Для меди это число составляет 65%. Имея это в виду, алюминий, возможно, является более устойчивым вариантом, поскольку он менее зависит от неэкологичных процессов добычи и добычи, а процессы его переработки могут производить меньше энергетических отходов.
Хотя и алюминий, и медь на 100 % подлежат вторичной переработке, различия в способах переработки и добычи каждого металла влияют на экологическую устойчивость.
Алюминий имеет 61% проводимости меди , но имеет только 30% веса меди . Это означает, что голый алюминиевый провод весит вдвое меньше, чем голый медный провод с таким же электрическим сопротивлением. Алюминий , как правило, дешевле медных проводников.