Conducteurs électriques

Que sont les pilotes électriques?

Les conducteurs électriques ou matériaux de conducteur Ce sont ceux qui ont peu de résistance à la circulation du courant électrique, compte tenu de leurs propriétés spécifiques. La structure atomique des conducteurs électriques facilite le mouvement des électrons à travers ceux-ci, qui avec lesquels ce type d'éléments favorise la transmission de l'électricité.

Les conducteurs peuvent se produire de diverses manières, l'une d'entre elles est le matériau dans des conditions physiques spécifiques, telles que les barres métalliques (cabillas) qui n'ont pas été conçues pour faire partie des circuits électriques. Bien qu'ils ne fassent pas partie d'un assemblage électrique, ces matériaux maintiennent toujours leurs propriétés de conduite.

Il existe également des conducteurs électriques unipolaires ou multipolaires, qui sont officiellement utilisés comme connecteurs de circuits électriques dans les zones résidentielles et industrielles. Ce type de conducteur peut être constitué de fils de cuivre ou d'autres matériaux métalliques, recouverts d'une surface isolante.

Caractéristiques des conducteurs électriques

Les conducteurs électriques se caractérisent par n'offrant pas beaucoup de résistance au passage du courant électrique à travers ces. Cela n'est possible que grâce à ses propriétés électriques et physiques, qui garantissent que la circulation de l'électricité par le conducteur n'induit pas la déformation ou la destruction du matériau en question.

Caractéristiques électriques

Les principales caractéristiques électriques des conducteurs électriques sont les suivantes:

Bonne conductivité

Les conducteurs électriques doivent avoir une bonne conductivité électrique pour remplir leur fonction de transport d'énergie électrique.

La Commission électrotechnique internationale a déterminé au milieu de 1913 que la conductivité électrique du cuivre sous sa forme la plus pure pourrait servir de référence pour mesurer et comparer la conductivité des autres matériaux conducteurs.

Ainsi, la norme internationale en cuivre a été établie (Norme internationale de cuivre recuit, Iacs).

La référence adoptée était la conductivité d'un filetage en cuivre d'une longueur de mètre, et un gramme de masse à 20 ° C, dont la valeur est égale à 5,80 x 10⁷ S.m^-1. Cette valeur est connue sous le nom de conductivité électrique à 100% IACS, et est le point de référence pour mesurer la conductivité des matériaux conducteurs.

Un matériau conducteur est considéré comme tel s'il contient plus de 40% d'IAC. Les matériaux qui ont une conductivité supérieure à 100% IAC sont considérés comme des matériaux de conductivité élevés.

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La structure atomique permet le passage du courant

La structure atomique permet le passage du courant électrique, car les atomes ont peu d'électrons dans leur couche de valence et, à leur tour, ces électrons sont détachés du noyau de l'atome.

La configuration décrite implique qu'une grande quantité d'énergie n'est pas nécessaire pour que les électrons se déplacent d'un atome à l'autre, facilitant le mouvement des électrons à travers le conducteur.

Ce type d'électrons est appelé électrons libres. Sa disposition et sa liberté de mouvement tout au long de la structure atomique sont ce qui conduit à la circulation de l'électricité à travers le conducteur.

Noyaux unis

La structure moléculaire des conducteurs est constituée d'un réseau de noyaux très uni, qui reste pratiquement immobile en raison de sa cohésion.

Cela conduit au mouvement des électrons qui sont loin dans la molécule, car ils se mobilisent librement et réagissent à la proximité d'un champ électrique. 

Cette réaction induit le mouvement des électrons dans une direction spécifique, ce qui donne lieu à la circulation du courant électrique à travers le matériau conducteur.

Équilibre électrostatique

Étant soumis à une charge particulière, les matériaux conducteurs finissent par atteindre un état d'équilibre électrostatique dans lequel le mouvement des charges à l'intérieur du matériau ne se produit pas.

Les charges positives sont agglomératoires à une extrémité du matériau et les charges négatives s'accumulent à l'extrémité opposée. Le déplacement des charges à la surface du conducteur génère la présence de champs électriques égaux et opposés à l'intérieur du conducteur. Ainsi, le champ électrique interne total dans le matériau est nul.

Caractéristiques physiques

Malléable

Les conducteurs électriques doivent être malléables; c'est-à-dire qu'ils doivent être capables de se déformer sans se casser.

Les matériaux de conduite sont généralement utilisés dans les applications domestiques ou industrielles, dans lesquelles elles doivent être soumises à des courbures et des plis; Par conséquent, la malléabilité est une caractéristique extrêmement importante.

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Résistant

Ces matériaux doivent être résistants à l'usure pour soutenir les conditions de contrainte mécanique auxquelles elles sont généralement soumises, associées à des températures élevées en raison de la circulation de courant.

Couche isolante

Lorsqu'il est utilisé dans une application industrielle résidentielle ou dans le cadre du système d'alimentation en électricité interconnecté, les conducteurs doivent toujours être couverts par une couche isolante adéquate.

Cette couche externe, également connue sous le nom de veste isolante, est nécessaire pour empêcher le courant électrique qui circule à travers le conducteur pour être en contact avec les personnes ou les objets qui sont autour.

Types de conducteurs électriques

Il existe différentes catégories de conducteurs électriques et, à leur tour, dans chaque catégorie se trouvent les matériaux ou les milieux d'une plus grande conductivité électrique.

Par excellence, les meilleurs conducteurs électriques sont des métaux solides, parmi lesquels le cuivre, l'or, l'argent, l'aluminium, le fer et certains alliages se distinguent.

Cependant, il existe d'autres types de matériaux ou de solutions qui ont de bonnes propriétés de conduction électrique, telles que des solutions de graphite ou de solution saline.

Selon la manière dont la conduction électrique est effectuée, il est possible de différencier trois types de matériaux ou de moyens conducteurs, qui sont détaillés ci-dessous:

Conducteurs de métaux

Ce groupe est composé de métaux solides et de leurs alliages respectifs.

Les conducteurs métalliques doivent leur grande conductivité aux nuages ​​d'électrons libres qui favorisent la circulation du courant électrique à travers ces. Les métaux donnent les électrons situés dans la dernière orbite de leurs atomes sans investir de plus grandes quantités d'énergie, ce qui entraîne le saut d'électrons d'un atome à l'autre.

D'un autre côté, les alliages sont caractérisés par une résistivité élevée; c'est-à-dire qu'ils ont une résistance proportionnelle à la longueur et au diamètre du conducteur.

Les alliages les plus utilisés dans les installations électriques sont le laiton, un alliage de cuivre et de zinc; L'étain, un alliage de fer et d'étain; alliages de cuivre et de nickel; et les alliages chromés et nickel.

Conducteurs électrolytiques

Ce sont des solutions constituées par des ions libres, qui aident la conduction électrique de la classe ionique.

Pour la plupart, ces types de conducteurs sont présents dans des solutions ioniques, car les substances électrolytiques doivent subir des dissociations partielles (ou totales) pour former les ions qui chargent les porteurs.

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Les conducteurs électrolytiques basent leur fonctionnement sur les réactions chimiques et le déplacement de la matière, ce qui facilite le mouvement des électrons à travers le chemin de circulation activé par les ions libres.

Conducteurs gazeux

Dans cette catégorie se trouvent les gaz qui ont déjà été soumis à un processus d'ionisation, qui permet la conduction de l'électricité à travers ces.

L'air lui-même sert de conducteur d'électricité lorsque, lorsque la rupture diélectrique se produit, elle sert de conducteur d'électricité pour la formation de rayons et de décharges électriques.

Exemples de conducteurs

Aluminium

Il est très utilisé dans les systèmes de transmission électrique aérienne, car malgré une conductivité plus faible de 35% par rapport au cuivre, son poids est trois fois plus léger que ce dernier que ce dernier.

Les prises de vue à haute tension sont généralement recouvertes d'une surface externe de chlorure de polyvinyle (PVC), ce qui empêche la surchauffe du conducteur et isole le passage du courant électrique de l'extérieur de l'extérieur de l'extérieur extérieur.

Cuivre

C'est le métal le plus utilisé comme conducteur électrique dans les applications industrielles et résidentielles, étant donné l'équilibre qu'il présente entre sa conductivité et le prix.

Le cuivre peut être utilisé dans les pilotes de bas et moyen calibre, avec un ou plusieurs fils, selon la capacité ampémétrique du conducteur.

Or

Il s'agit d'un matériau utilisé dans les montages électroniques des microprocesseurs et des circuits intégrés. Il est également utilisé pour fabriquer les terminaux pour les batteries de véhicules, entre autres applications.

La conductivité de l'or est d'environ 20% inférieure à la conductivité de l'or recuit. Cependant, c'est un matériau très durable et résistant à la corrosion.

Argent

Avec une conductivité de 6,30 x 10⁷ S.m^-1 (9-10% de plus que la conductivité du cuivre recuit), est le métal avec la plus grande conductivité électrique connue à ce jour.

C'est un matériau très malléable et ductile, avec une dureté comparable à celle de l'or ou du cuivre. Cependant, son coût est extrêmement élevé, donc son utilisation n'est pas si courante dans l'industrie.