Elektrický vodič

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie

Elektrický vodič je látka, která vede elektrický proud. Elektrický vodič musí obsahovat volné částice s elektrickým nábojem, nejčastěji elektrony, příp. kladné nebo záporné ionty.

V elektrotechnice se slovem vodič také rozumí vodivý drát, kabel, pásek nebo lanko, které se použijí pro vodivé propojení součástek v elektrickém obvodu.

Obsah

[editovat] Dělení vodičů

Podle mechanismu vedení elektrického proudu dělíme vodiče na 2 skupiny :

  • vodiče 1. řádu (kovy a uhlík ve formě grafitu)
El. proud přenáší volné elektrony. Vodiče se při průchodu el. proudu chemicky nemění
Proud přenášejí el. nabité částice zvané ionty. Jejich pohybem dochází k přenosu hmoty a chemickým změnám. Ionty jsou proti elektronům větší, jejich pohyblivost je menší, takže i vodivost je nižší.

[editovat] Vodivost a odpor vodiče

Schopnost vodiče vést elektrický proud vyjadřuje veličina elektrická vodivost, což je převrácená hodnota elektrického odporu. Jednotkovou vodivost látky (vodivost 1 m vodiče o průřezu 1 m²) udává veličina konduktivita látky, převrácenou hodnotou (jednotkový odpor vodiče) udává veličina rezistivita látky.

Vodivost G, resp. odpor R vodiče lze z jeho vlastností vypočítat podle vztahu G = \sigma\frac{S}{l} , resp. R = \rho \frac {l}{S} , kde σ je konduktivita vodiče, ρ je rezistivita vodiče, S je obsah průřezu vodiče, l je délka vodiče.

[editovat] Závislost vodivosti a odporu na teplotě

Vodivost, resp. odpor vodičů závisí na teplotě. S rostoucí teplotou klesá vodivost, resp. stoupá odpor vodičů. To lze vysvětlit tepelným pohybem těch částic ve vodiči, které se neúčastní elektrického proudu, ale brání volným nabitým částicím v jejich pohybu.

Změnu odporu ΔR na teplotě popisuje vztah ΔR = R0αΔt, kde R0 je počáteční odpor vodiče, α je teplotní součinitel odporu, Δt je rozdíl teplot.

Závislost vodivosti a odporu na teplotě odlišuje elektrické vodiče od polovodičů, u kterých je tato závislost opačná.

Při ochlazení některých látek na teplotu blízkou absolutní nule dojde k jevu nazývanému supravodivost, kdy odpor náhle poklesne na nulu. Takové látky se nazývají supravodiče.

[editovat] Zahřívání vodičů

Každý vodič se průchodem elektrického proudu zahřívá, elektrická energie se mění na teplo, které se nazývá Jouleovo teplo. Množství tepla Q se vypočte např. vztahem Q = R.I2.t , kde R je odpor vodiče, t je čas, po který elektrický proud I protéká vodičem.

[editovat] Dobré vodiče

Dobré vodiče (s velkou vodivostí, resp. malým odporem) se zahřívají málo, nedochází k velkým ztrátám elektrické energie. Je vhodné je použít např. na přívodní vodiče.

Mezi dobré vodiče patří:

látka rezistivita [10-6 Ω.m]
stříbro 0,016
měď 0,0178
zlato 0,022
hliník 0,027

V elektrotechnice se velmi často používá elektrotechnická měď.

  • ČSN42001 E Cu 99,9 RCu = 0,01786 Ω.mm²/m
  • ČSN42002 E Cu 99,9 RCu = 0,01724 Ω.mm²/m při 20 °C

Závislost odporu na teplotě: RCu(θ) = RCu·(234,5+θ)/(234,5+20), kde θ je teplota ve °C.

[editovat] Špatné vodiče

Špatné vodiče (s malou vodivostí, resp. velkým odporem) se zahřívají hodně, ve vodiči vzniká velké množství tepla. Takové vodiče se používají např. jako topné spirály v tepelných elektrických spotřebičích. Někdy se též označují jako odporové vodiče.

Mezi špatné vodiče patří:

látka rezistivita [10-6 Ω.m]
nikelin 0,38 – 0,42
konstantan 0,50
chromnikl 1,1
uhlík 60

[editovat] Podívejte se též na