DÂY DẪN ĐIỆN: CÁC LOẠI VÀ ĐẶC ĐIỂM CHÍNH - VẬT LÝ - 2025

Vật dẫn điện hoặc vật liệu dẫn điện là những vật liệu có khả năng chống lại dòng điện chạy qua rất ít, dựa trên các tính chất cụ thể của nó. Cấu trúc nguyên tử của vật dẫn điện tạo điều kiện cho sự chuyển động của các electron qua chúng, mà loại nguyên tố này tạo điều kiện cho sự truyền điện.

Dây dẫn có thể được trình bày dưới nhiều dạng khác nhau, một trong số đó là vật liệu trong các điều kiện vật lý cụ thể, chẳng hạn như thanh kim loại (thanh) chưa được chế tạo để trở thành một phần của mạch điện. Mặc dù không phải là một phần của cụm điện, những vật liệu này luôn duy trì các đặc tính dẫn điện của chúng.

Ngoài ra còn có các dây dẫn điện đơn cực hoặc đa cực, được sử dụng chính thức như các phần tử kết nối của mạch điện trong các cơ sở dân dụng và công nghiệp. Loại dây dẫn này có thể được hình thành bên trong bằng dây đồng hoặc một loại vật liệu kim loại khác, được phủ một bề mặt cách điện.

Ngoài ra, tùy thuộc vào cấu hình mạch, có thể phân biệt dây dẫn cho các ứng dụng dân dụng (mỏng) hoặc cáp cho các vòi ngầm trong hệ thống phân phối điện (dày).

Với mục đích của bài viết này, chúng tôi sẽ tập trung vào các đặc điểm của vật liệu dẫn điện ở trạng thái tinh khiết của chúng; Ngoài ra, chúng ta sẽ biết được những vật liệu dẫn điện được sử dụng nhiều nhất hiện nay và tại sao.

nét đặc trưng

Các dây dẫn điện có đặc điểm là không tạo ra nhiều điện trở đối với dòng điện chạy qua chúng, điều này chỉ có thể thực hiện được nhờ vào các đặc tính vật lý và điện của chúng, đảm bảo rằng sự lưu thông của dòng điện qua dây dẫn không gây ra biến dạng hoặc phá hủy. của tài liệu được đề cập.

Đặc điểm điện từ

Các đặc tính điện chính của dây dẫn điện như sau:

Độ dẫn điện tốt

Vật dẫn điện phải có tính dẫn điện tốt để thực hiện chức năng vận chuyển năng lượng điện.

Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế đã xác định vào giữa năm 1913 rằng độ dẫn điện của đồng ở trạng thái tinh khiết của nó có thể dùng làm tham chiếu để đo và so sánh độ dẫn điện của các vật liệu dẫn điện khác.

Do đó, Tiêu chuẩn đồng ủ quốc tế (IACS cho từ viết tắt của nó trong tiếng Anh) đã được thành lập.

Tham chiếu được thông qua là độ dẫn điện của một sợi dây đồng ủ dài một mét và khối lượng một gam ở 20 ° C, có giá trị bằng 5,80 x 10 ⁷ Sm ^-1 . Giá trị này được gọi là IACS độ dẫn điện 100%, và nó là tiêu chuẩn để đo độ dẫn điện của vật liệu dẫn điện.

Một vật liệu dẫn điện được coi là như vậy nếu nó có hơn 40% IACS. Vật liệu có độ dẫn điện lớn hơn 100% IACS được coi là vật liệu có độ dẫn điện cao.

Cấu trúc nguyên tử cho phép dòng điện đi qua

Cấu trúc nguyên tử cho phép dòng điện chạy qua, vì nguyên tử có ít điện tử trong lớp vỏ hóa trị của chúng và đến lượt nó, những điện tử này tách ra khỏi hạt nhân nguyên tử.

Cấu hình được mô tả ngụ ý rằng một lượng lớn năng lượng không cần thiết để các điện tử di chuyển từ nguyên tử này sang nguyên tử khác, tạo điều kiện thuận lợi cho sự di chuyển của các điện tử qua vật dẫn.

Các loại electron này được gọi là electron tự do. Sự sắp xếp và tự do di chuyển của chúng trong toàn bộ cấu trúc nguyên tử là điều làm cho sự lưu thông của dòng điện qua vật dẫn có lợi.

Hoa nhân

Cấu trúc phân tử của các vật dẫn được tạo thành từ một mạng lưới hạt nhân đan chặt chẽ, thực tế vẫn bất động do tính liên kết của nó.

Điều này làm cho chuyển động của các electron ở xa trong phân tử có lợi, vì chúng chuyển động tự do và phản ứng với sự gần gũi của điện trường.

Phản ứng này gây ra sự chuyển động của các electron theo một hướng xác định, do đó cho phép dòng điện lưu thông qua vật liệu dẫn điện.

Cân bằng tĩnh điện

Bằng cách chịu một điện tích cụ thể, vật liệu dẫn điện cuối cùng đạt đến trạng thái cân bằng tĩnh điện trong đó chuyển động của các điện tích trong vật liệu không xảy ra.

Điện tích dương tích tụ ở một đầu của vật liệu và điện tích âm tích tụ ở đầu đối diện. Sự dịch chuyển của các điện tích đối với bề mặt của vật dẫn tạo ra sự hiện diện của điện trường bằng nhau và ngược chiều bên trong vật dẫn. Do đó, tổng điện trường bên trong vật liệu bằng không.

Tính chất vật lý

Dễ uốn

Các dây dẫn điện phải dễ uốn; nghĩa là chúng phải có khả năng biến dạng mà không bị gãy.

Vật liệu dẫn điện thường được sử dụng trong các ứng dụng gia dụng hoặc công nghiệp, trong đó chúng phải chịu uốn và uốn; do đó, tính dễ uốn là một đặc tính cực kỳ quan trọng.

Kháng cự

Các vật liệu này phải có khả năng chống mài mòn, chịu được các điều kiện ứng suất cơ học mà chúng thường phải chịu, cùng với nhiệt độ cao do sự tuần hoàn của dòng điện.

Lớp cách điện

Khi được sử dụng trong các ứng dụng dân dụng hoặc công nghiệp hoặc là một phần của hệ thống cung cấp điện được kết nối với nhau, các ruột dẫn phải luôn được bao phủ bởi một lớp cách điện thích hợp.

Lớp bên ngoài này, còn được gọi là áo cách điện, cần thiết để ngăn dòng điện chạy qua dây dẫn tiếp xúc với người hoặc vật xung quanh.

Các loại dây dẫn điện

Có nhiều loại dây dẫn điện khác nhau và lần lượt, trong mỗi loại là vật liệu hoặc phương tiện có độ dẫn điện cao nhất.

Đặc biệt, chất dẫn điện tốt nhất là kim loại rắn, trong đó nổi bật là đồng, vàng, bạc, nhôm, sắt và một số hợp kim.

Tuy nhiên, có những loại vật liệu hoặc dung dịch khác có đặc tính dẫn điện tốt, chẳng hạn như than chì hoặc dung dịch muối.

Tùy thuộc vào cách thức dẫn điện được thực hiện, có thể phân biệt ba loại vật liệu hoặc phương tiện dẫn điện, được trình bày chi tiết dưới đây:

Dây dẫn kim loại

Nhóm này được tạo thành từ các kim loại rắn và các hợp kim tương ứng của chúng.

Các vật dẫn kim loại có độ dẫn điện cao nên tạo ra các đám mây electron tự do tạo điều kiện cho dòng điện lưu thông qua chúng. Các kim loại nhường các electron nằm ở quỹ đạo cuối cùng của nguyên tử mà không cần đầu tư một lượng lớn năng lượng hơn, điều này làm cho bước nhảy của electron từ nguyên tử này sang nguyên tử khác có tính thuận lợi.

Mặt khác, các hợp kim có đặc điểm là có điện trở suất cao; nghĩa là, chúng xuất hiện một điện trở tỷ lệ với chiều dài và đường kính của dây dẫn.

Các hợp kim được sử dụng phổ biến nhất trong lắp đặt điện là đồng thau, hợp kim đồng-kẽm; sắt tây, một hợp kim của sắt và thiếc; hợp kim niken đồng; và hợp kim niken crom.

Dây dẫn điện phân

Đây là những dung dịch được tạo thành từ các ion tự do, giúp dẫn điện lớp ion.

Phần lớn, các loại chất dẫn điện này có trong các dung dịch ion, vì các chất điện phân phải trải qua quá trình phân ly một phần (hoặc toàn bộ) để tạo thành các ion sẽ là chất mang điện tích.

Các dây dẫn điện phân hoạt động dựa trên các phản ứng hóa học và sự dịch chuyển của vật chất, điều này tạo điều kiện thuận lợi cho sự chuyển động của các electron qua con đường tuần hoàn do các ion tự do tạo ra.

Chất dẫn khí

Trong loại này là các khí trước đây đã trải qua quá trình ion hóa, cho phép dẫn điện qua chúng.

Bản thân không khí hoạt động như một chất dẫn điện khi, khi đánh thủng chất điện môi, nó đóng vai trò như một môi trường dẫn điện để hình thành sét và phóng điện.

Ví dụ về dây dẫn

Nhôm

Nó được sử dụng nhiều trong các hệ thống truyền tải điện trên không vì mặc dù có độ dẫn điện thấp hơn 35% khi so sánh với đồng ủ, trọng lượng của nó nhẹ hơn ba lần so với đồng sau.

Các ổ cắm điện cao thế thường được bao phủ bởi một bề mặt bên ngoài của polyvinyl clorua (PVC), có tác dụng ngăn ruột dẫn quá nhiệt và cách ly sự di chuyển của dòng điện từ bên ngoài.

Đồng

Nó là kim loại được sử dụng nhiều nhất làm chất dẫn điện trong các ứng dụng công nghiệp và dân dụng, dựa trên sự cân bằng giữa độ dẫn điện và giá cả của nó.

Đồng có thể được sử dụng trong các dây dẫn có kích thước thấp và trung bình, với một hoặc một số dây, tùy thuộc vào khả năng đo ampe của dây dẫn.

Vàng

Nó là một vật liệu được sử dụng trong các cụm điện tử của bộ vi xử lý và mạch tích hợp. Nó cũng được sử dụng để sản xuất thiết bị đầu cuối pin cho xe cộ, trong số các ứng dụng khác.

Độ dẫn điện của vàng ít hơn khoảng 20% ​​so với độ dẫn điện của vàng được ủ. Tuy nhiên, nó là một vật liệu rất bền và chống ăn mòn.

Bạc

Với độ dẫn điện 6,30 x 10 ⁷ Sm ^-1 (cao hơn 9-10% so với độ dẫn điện của đồng ủ), nó là kim loại có độ dẫn điện cao nhất được biết đến cho đến nay.

Nó là một vật liệu rất dễ uốn và dễ uốn, có độ cứng tương đương với vàng hoặc đồng. Tuy nhiên, giá thành của nó rất cao nên việc sử dụng nó không quá phổ biến trong ngành.

Người giới thiệu

1. Vật dẫn điện (sf). Sinh thái. Havana Cuba. Đã khôi phục từ: ecured.cu
2. Dây dẫn điện (sf). Được khôi phục từ: aprendeelectricidad.weebly.com
3. Longo, J. (2009) Vật dẫn điện. Được khôi phục từ: vivehogar.republica.com
4. Martín, T và Serrano A. (nd). Vật dẫn ở trạng thái cân bằng tĩnh điện. Đại học Bách khoa Madrid. Tây Ban Nha. Đã khôi phục từ: montes.upm.es
5. Pérez, J. và Gardey, A. (2016). Định nghĩa vật dẫn điện. Phục hồi từ: definicion.de
6. Tính chất của vật dẫn điện (sf). Phục hồi từ: neetescuela.org
7. Wikipedia, Bách khoa toàn thư miễn phí (2018). Tính dẫn điện. Phục hồi từ: es.wikipedia.org
8. Wikipedia, Bách khoa toàn thư miễn phí (2018). Vật dẫn điện. Phục hồi từ: es.wikipedia.org