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
- vodiče 2. řádu (roztoky a taveniny = elektrolyty)
-
- 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
, resp.
, 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 |

