Metalen geleiders zijn materialen die worden gebruikt bij de overdracht van elektrische energie.. Momenteel, de meest voorkomende metalen geleiders zijn koper, het aluminium, goud en zilver. Gezien de prijs en geleidbaarheid, de meest gebruikte is de koperen geleider.
Metalen geleiders hebben weinig weerstand en hun elektrische transportverliezen zijn laag.. De effectiviteit ervan is, dus, essentieel voor de transmissie van elektriciteit.
Elektrische geleidbaarheid van basismetalen
| Geleider | Symbool | Gewicht (gram/cm3) | Geleidbaarheidscoëfficiënt (%) | |
| Oro | Au | 19.3 | 70.80 | niet oxiderend, caro |
| Plata | Ag | 10.5 | 109 | optimale geleiding, caro |
| Bronzen | Cu | 8.89 | 100 | suboptimale geleidbaarheid, matige prijs |
| Aluminium | Al | 2.7 | 61.20 | gewone geleidbaarheid, lichtgewicht |
| Staal | Fe | 7.86 | 17.80 | slechte geleiding, goede treksterkte |
in deze tabel, de geleidbaarheidscoëfficiënt van metalen is gebaseerd op koper (100%). Dit komt door de brede toepasbaarheid en lage kosten van de koperen geleiders tussen de metalen. Koper kan ook op het oppervlak worden vertind om het solderen te vergemakkelijken en heeft een roestwerende werking..
Waarom metalen goede geleiders van elektriciteit zijn?
De meeste metalen hebben een goede elektrische geleidbaarheid omdat ze een groot aantal vrije elektronen bevatten.. Vrije elektronen bewegen en vormen zo een elektrische stroom. Dan, Waar komen de vrije elektronen in metalen vandaan??
Elektronen buiten de kern van metallische atomen
Alle atomen bestaan uit een kern waar elektronen buiten de kern omheen bewegen.. De buitenste elektronen zijn het minst gebonden aan de kern.. Ze worden vaak verstoord door naburige atomen en, dus, bewegen rond naburige kernen.
Metaalatomen hebben deze kracht wanneer de buitenste elektronen worden verstoord. Omdat deze bindende kracht zo klein is, metalen worden gekenmerkt door hun neiging om gemakkelijk zacht te worden en krom te trekken bij verhitting.
De interne structuur van metalen
In werkelijkheid, alle vaste metalen zijn Kristallen. In deze gestippelde ruimtestructuur, elk knooppunt heeft atomen of ionen die constant onregelmatig bewegen, terwijl elektronen er doorheen reizen.
Wanneer er geen externe krachten op het metaal inwerken, de elektronen erin bewegen constant onregelmatig, zoals moleculen. In dit geval, de gemiddelde snelheid van elektronen in elke richting is nul, dus er is geen stroom in het metaal.
Metaalgeleiders in het elektrische veld
Als een spanning wordt toegepast op de uiteinden van een metalen geleider, de elektronen in de buitenste kernlagen van de geleider worden onderworpen aan een elektrisch veld. Hierdoor kunnen ze de ketting van de kern overwinnen en vrije elektronen worden wanneer ze de kern verlaten.. Deze elektronen bewegen in de tegenovergestelde richting van het elektrische veld., en het is deze gerichte beweging die de stroom in het metaal creëert.
Verschillende metalen hebben verschillende kristalstructuren., wat een ander aantal vrije elektronen en een andere weerstand van elektronen in de binnenste schil impliceert. Daarom, verschillende metalen hebben eigenschappen elektrisch geleidend veel verschillende.
Krachtoverbrengingssnelheid
In het dagelijkse leven, elektriciteit is onmiddellijk beschikbaar met een druk op de knop en de stroom komt vrijwel onmiddellijk aan, hoe kom je hieraan?
Bij gebrek aan spanning, De snelheid van elektronen in thermische beweging in een metaal is ongeveer 100 kilometer per seconde. De gerichte beweging van de elektronen zelf is in wezen niet meer dan enkele tienden van een millimeter per seconde.. De snelheid van een elektrische stroom is gerelateerd aan de intensiteit van het elektrische veld..
Elektronen in metaal zijn als een parade, voltage is de opperbevelhebber en op commando stappen alle individuele elektronen tegelijkertijd naar voren. Hierdoor lijkt het alsof de hele stoet oprukt. Natuurlijk, de elektronen zelf volgen in een constante onregelmatige thermische beweging, zelfs als je in een bepaalde richting beweegt, en thermische beweging is altijd aanwezig.
Metaalgeleiders in kabels
De meest gebruikte metalen geleiders voor kabels zijn koper., aluminium en aluminiumlegeringen. Koper heeft veel uitstekende fysische eigenschappen als geleider voor draden., als hoge elektrische geleidbaarheid, hoge mechanische weerstand, goede afwerking, gemakkelijke verwerking, gemakkelijk gekalanderd, tekenen en lassen. Het is ook corrosiebestendig, Daarom is koper het meest gebruikte metaal als geleider van kabels..
Vanwege zijn elektrische geleidbaarheid, aluminium komt op de tweede plaats na de metalen goud, zilver en koper. Het wordt ook veel gebruikt vanwege zijn grotere minerale rijkdom en lagere prijs dan koper.. Ook, aluminium geleiders worden vaak gebruikt in lucht aluminium kabels door het lagere gewicht, dat vergemakkelijkt de montage.
ZMS herinnert iedereen eraan om de juiste metalen geleider voor kabels te kiezen op basis van de toepassingsvereisten, budget en vele andere factoren. Alleen zo kan de stabiele werking van de kabels op lange termijn worden gegarandeerd..