Types de conducteurs électriques et caractéristiques principales

Le conducteurs électriques ou matériaux conducteurssont ceux qui résistent peu 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 lesquels ce type d'éléments favorise la transmission de l'électricité.

Les conducteurs peuvent apparaître sous des formes diverses, l'un d'entre eux étant le matériau dans des conditions physiques spécifiques, comme des barres de métal (barres d'armature) qui n'ont pas été élaborées pour comprendre des circuits électriques. Même s'ils ne font pas partie d'un assemblage électrique, ces matériaux conservent toujours leurs propriétés de conduite.

Il existe également des conducteurs électriques unipolaires ou multipolaires, qui sont formellement utilisés comme éléments de connexion des circuits électriques dans les zones résidentielles et industrielles. Ce type de conducteur peut être formé à l'intérieur par des fils de cuivre ou un autre type de matériau métallique recouvert d'une surface isolante.

En outre, en fonction de la configuration du circuit, les conducteurs peuvent être différenciés pour des applications résidentielles (fines) ou des câbles pour prises de courant souterraines dans les systèmes de distribution électrique (grossiers).

Aux fins de cet article, nous nous intéresserons aux caractéristiques des matériaux conducteurs à l’état pur; En outre, nous saurons quels sont les matériaux conducteurs les plus couramment utilisés et pourquoi.

Index

• 1 caractéristiques
  • 1.1 Caractéristiques électriques
  • 1.2 Caractéristiques physiques
• 2 types de conducteurs électriques
  • 2.1 Conducteurs métalliques
  • 2.2 Conducteurs électrolytiques
  • 2.3 Conducteurs gazeux
• 3 exemples de pilotes
  • 3.1 Aluminium
  • 3.2 Cuivre
  • 3.3 or
  • 3.4 argent
• 4 références

Caractéristiques

Les conducteurs électriques se caractérisent par leur faible résistance au passage du courant électrique, ce qui 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 de déformation ou de destruction. du matériel 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 pur pouvait servir de référence pour mesurer et comparer la conductivité d'autres matériaux conducteurs.

Ainsi, le standard international pour le cuivre recuit (Norme internationale de cuivre recuit, IACS pour son acronyme en anglais).

La référence adoptée était la conductivité d'un fil de cuivre recuit d'un mètre de longueur et d'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 IACS à 100% et constitue le point de référence pour la mesure de la conductivité des matériaux conducteurs.

Un matériau conducteur est considéré comme tel s'il a plus de 40% d'IACS. Les matériaux ayant une conductivité supérieure à 100% IACS sont considérés comme des matériaux à haute conductivité.

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 enveloppe de valence et, à leur tour, ces électrons se détachent du noyau de l'atome.

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

Ce type d'électrons s'appelle les électrons libres. Sa disposition et sa liberté de mouvement le long de la structure atomique facilitent la circulation de l’électricité à travers le conducteur.

Cœurs unis

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

Cela rend le mouvement des électrons éloignés de la molécule propice, car ils se déplacent librement et réagissent à la proximité d'un champ électrique.

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

Balance électrostatique

Lorsqu'ils sont soumis à une charge particulière, les matériaux conducteurs finissent par atteindre un état d'équilibre électrostatique dans lequel il n'y a pas de mouvement des charges à l'intérieur du matériau.

Des charges positives s'agglomèrent à une extrémité du matériau et des charges négatives s'accumulent à l'extrémité opposée. Le déplacement des charges vers 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 pouvoir se déformer sans se casser.

Les matériaux conducteurs sont généralement utilisés dans des applications domestiques ou industrielles, dans lesquelles ils doivent être soumis à des courbures et des coudes; pour cela, la malléabilité est une caractéristique extrêmement importante.

Résistant

Ces matériaux doivent être résistants à l'usure, pour supporter les contraintes mécaniques auxquelles ils sont généralement soumis, associées à des températures élevées dues à la circulation du courant.

Couche d'isolation

Lorsqu'ils sont utilisés dans une application résidentielle ou industrielle ou dans le cadre du système d'alimentation interconnecté, les conducteurs doivent toujours être recouverts d'une couche isolante appropriée.

Cette couche extérieure, également appelée gaine isolante, est nécessaire pour empêcher que le courant électrique circulant dans le conducteur ne soit en contact avec des personnes ou des objets qui l'entourent.

Types de conducteurs électriques

Il existe différentes catégories de conducteurs électriques et, dans chaque catégorie, il existe des matériaux ou des supports présentant la conductivité électrique la plus élevée.

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

Cependant, il existe un autre type de matériaux ou de solutions qui présentent de bonnes propriétés de conduction électrique, telles que des solutions de graphite ou de solution saline.

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

Conducteurs métalliques

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

Les conducteurs métalliques doivent leur haute conductivité aux nuages ​​d'électrons libres qui favorisent la circulation du courant électrique à travers eux. Les métaux produisent les électrons situés dans la dernière orbite de leurs atomes sans investir de plus grandes quantités d’énergie, ce qui fait passer les électrons d’un atome à l’autre.

D'autre part, les alliages se caractérisent 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; Fer-blanc, un alliage de fer et d'étain; cuivre et alliages de nickel; et alliages de chrome et de nickel.

Conducteurs électrolytiques

Ce sont des solutions composées d'ions libres, qui aident la conduction électrique de classe ionique.

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

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

Conducteurs de gaz

Dans cette catégorie sont les gaz qui ont été soumis à un processus d'ionisation, ce qui permet la conduction de l'électricité à travers eux.

L'air lui-même joue le rôle de conducteur de l'électricité lorsque, lorsque la rupture diélectrique se produit, il sert de conducteur électrique pour la formation de la foudre et des décharges électriques.

Exemples de pilotes

En aluminium

Il est très utilisé dans les systèmes de transmission électrique aériens car, malgré une conductivité de 35% inférieure à celle du cuivre recuit, son poids est trois fois plus léger que celui-ci.

Les sorties à haute tension sont généralement recouvertes d'une surface externe en polychlorure de vinyle (PVC), ce qui évite la surchauffe du conducteur et isole le passage du courant électrique de l'extérieur.

Cuivre

C'est le métal le plus couramment utilisé comme conducteur électrique dans les applications industrielles et résidentielles, compte tenu de l'équilibre entre sa conductivité et son prix.

Le cuivre peut être utilisé dans les conducteurs de faible et moyen calibre, d'un ou de plusieurs fils, en fonction de la capacité de courant du conducteur.

Or

C'est un matériau utilisé dans les assemblages électroniques de microprocesseurs et de circuits intégrés. Il est également utilisé pour fabriquer les bornes de batterie pour véhicules, entre autres applications.

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

Argent

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

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

Références

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