ตัวนำคือ - คำอธิบายภาพวาดและตัวอย่าง

ตัวนำคือสารที่สามารถนำความร้อนหรือกระแสไฟฟ้าได้

คุณเคยถือช้อนหรือวัตถุโลหะใกล้ความร้อนหรือไฟฟ้าแล้วเราจะรู้สึกถึงความร้อนหรือไฟฟ้าใช่ไหม? มือร้อนและถูกไฟฟ้าดูด นี่คือผลกระทบของการนำความร้อนโดยวัสดุที่เป็นตัวนำ

ความหมายของตัวนำ

ตัวนำคือสารหรือวัสดุที่มีความสามารถในการนำความร้อนหรือกระแสไฟฟ้า

ตัวนำไฟฟ้าสามารถนำไฟฟ้าได้ดีเนื่องจากมีความต้านทานจำเพาะน้อยมาก

ปริมาณความต้านทานขึ้นอยู่กับประเภทของวัสดุหรือวัสดุที่เป็นส่วนประกอบความต้านทานความยาวและพื้นที่หน้าตัดของวัสดุ

ข้อกำหนดวัสดุตัวนำ

เงื่อนไขสำหรับการนำวัสดุคือ:

1. การนำไฟฟ้าที่ดี

การนำไฟฟ้าได้ดีในวัสดุตัวนำที่มีค่าความหนาแน่นค่อนข้างน้อย ยิ่งความต้านทานประเภทน้อยลงเท่าใดค่าการนำไฟฟ้าของวัสดุก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น ความต้านทานประเภทแปรผกผันกับการนำไฟฟ้าของวัสดุ

การนำวัสดุเกี่ยวข้องกับการนำความร้อนและการนำไฟฟ้า

การนำความร้อนแสดงถึงปริมาณความร้อนที่สามารถผ่านวัสดุในช่วงเวลาหนึ่ง โลหะเป็นวัสดุที่มีการนำความร้อนสูงเพื่อให้โลหะมีแนวโน้มที่จะมีการนำไฟฟ้าสูงเป็นตัวนำ

การนำไฟฟ้าอธิบายถึงความสามารถของตัวนำในการนำกระแสไฟฟ้า ปริมาณการนำไฟฟ้าของตัวนำได้รับอิทธิพลอย่างมากจากประเภทของความต้านทานที่มีอยู่ในวัสดุที่นำไฟฟ้า ความต้านทานประเภทสามารถแสดงได้ในสมการต่อไปนี้:

R = ρ (ลิตร / A)

ข้อมูล :

• R = ความต้านทาน (Ω)
• ρ = ความต้านทานจำเพาะ (Ω.m)
• l = ความยาวของตัวนำ (เมตร)
• A = พื้นที่หน้าตัดของเส้นลวด (m2)

2. ความแข็งแรงเชิงกลสูง

วัสดุตัวนำมีความแข็งแรงเชิงกลสูงเพื่อให้สามารถนำความร้อนหรือไฟฟ้าได้อย่างเหมาะสม วัสดุที่มีความแข็งแรงเชิงกลสูงมีอนุภาคที่เป็นส่วนประกอบหนาแน่น

อ่านเพิ่มเติม: การนำไปใช้ - ความหมายความเข้าใจและคำอธิบาย

เมื่อวัสดุตัวนำเข้าใกล้แหล่งความร้อนหรือกระแสไฟฟ้าจะเกิดการสั่นสะเทือนหรือการสั่นสะเทือนในวัสดุตัวนำ ผ่านการสั่นสะเทือนหรือความร้อนจากการสั่นสะเทือนหรือกระแสไฟฟ้าจะไหลจากปลายด้านหนึ่งไปยังวัสดุนำไฟฟ้าอื่น ๆ

คุณสมบัติเชิงกลของวัสดุมีความสำคัญมากโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อวัสดุนำไฟฟ้าอยู่เหนือพื้นดิน วัสดุตัวนำต้องเป็นที่รู้จักสำหรับคุณสมบัติเชิงกลเนื่องจากมีความเกี่ยวข้องกับการกระจายแรงดันไฟฟ้าสูงในสายกระแสไฟฟ้า

3. ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวขนาดเล็ก

วัสดุที่มีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวน้อยจะไม่เปลี่ยนรูปร่างขนาดหรือปริมาตรได้ง่ายเนื่องจากอิทธิพลของการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ

R = ร {1 + α (เสื้อ - เสื้อ)},

ข้อมูล :

• R: จำนวนความต้านทานหลังจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ (Ω)
• ร : ความต้านทานเริ่มต้นก่อนการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ (Ω)
• t: อุณหภูมิสุดท้ายในหน่วย C.
• t: อุณหภูมิอุณหภูมิเริ่มต้นใน C.
• α: ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของค่าความต้านทานของความต้านทานเฉพาะ

4. พลังงานเทอร์โมอิเล็กทริกที่แตกต่างกันระหว่างวัสดุ

ในวงจรไฟฟ้ากระแสไฟฟ้าจะเปลี่ยนแปลงพลังงานเทอร์โมอิเล็กทริกเสมอเนื่องจากอุณหภูมิเปลี่ยนแปลง จุดอุณหภูมิเกี่ยวข้องกับชนิดของโลหะที่ใช้เป็นตัวนำ

เป็นสิ่งสำคัญมากที่จะต้องทราบถึงผลกระทบที่เกิดขึ้นเมื่อโลหะสองชนิดที่แตกต่างกันติดอยู่ที่จุดสัมผัสหนึ่งจุด ภายใต้สภาวะอุณหภูมิที่แตกต่างกันวัสดุจะมีการนำไฟฟ้าที่แตกต่างกัน

5. โมดูลัสของความยืดหยุ่นค่อนข้างมาก

คุณสมบัตินี้มีความสำคัญมากที่จะใช้เมื่อมีการกระจายแรงดันไฟฟ้าสูง ด้วยโมดูลัสความยืดหยุ่นสูงวัสดุตัวนำจะไม่ไวต่อความเสียหายเนื่องจากความเครียดสูง ตัวนำไฟฟ้าเป็นของเหลวเช่นปรอทก๊าซเช่นนีออนและของแข็งคล้ายโลหะ

ลักษณะวัสดุของตัวนำคือ

ลักษณะของวัสดุตัวนำแบ่งออกเป็นสองประเภทคือ:

• ลักษณะทางไฟฟ้าที่มีบทบาทในการแสดงความสามารถของตัวนำเมื่อได้รับพลังงานจากกระแสไฟฟ้า
• ลักษณะทางกลแสดงถึงความสามารถ ของตัวนำ ในแง่ของความต้านทานแรงดึง

วัสดุตัวนำ

วัสดุที่นิยมใช้เป็นตัวนำ ได้แก่

• โลหะธรรมดาเช่นทองแดงอลูมิเนียมเหล็ก
• โลหะผสมคือโลหะที่ทำจากทองแดงหรืออลูมิเนียมซึ่งผสมกับโลหะอื่นในปริมาณหนึ่ง นี่เป็นประโยชน์สำหรับการเพิ่มความแข็งแรงเชิงกลของโลหะ
• โลหะผสมซึ่งเป็นส่วนผสมของโลหะตั้งแต่สองชนิดขึ้นไปรวมกันโดยการบีบอัดการหลอมหรือการเชื่อม

อ่านเพิ่มเติม: การทำความเข้าใจเกี่ยวกับการเป็นผู้ประกอบการ: เป้าหมายลักษณะลักษณะและตัวอย่าง

วัสดุตัวนำแต่ละชนิดมีความต้านทานหลายประเภท ต่อไปนี้เป็นวัสดุตัวนำที่ใช้บ่อยที่สุดโดยมีค่าความต้านทานประเภทดังนี้:

วัสดุตัวนำ	ประเภทความต้านทาน (โอห์มม.)
เงิน	1.59 x 10-8
ทองแดง	1.68 x 10-8
ทอง	2.44 x 10-8
อลูมิเนียม	2.65 x 10-8
ทังสเตน	5.60 x 10-8
เหล็ก	9.71 x 10-8
แพลตตินั่ม	10.6 x 10-8
ปรอท	98 x 10-8
นิโครมีน (โลหะผสมของ Ni, Fe, Cr)	100 x 10-8

วัสดุที่ใช้เป็นตัวนำมากที่สุดคือทองแดง วัสดุทองแดงมีค่าความต้านทานประเภทค่อนข้างน้อยและราคาถูกและมีอยู่มากในธรรมชาติ

ตัวอย่างวัสดุตัวนำ

นี่คือตัวอย่างบางส่วนของวัสดุตัวนำ:

1. อลูมิเนียม

อะลูมิเนียมบริสุทธิ์มีมวล 2.7 g / cm3 โดยมีจุดหลอมเหลว 658 oC และไม่มีฤทธิ์กัดกร่อน อลูมิเนียมมีค่าการนำไฟฟ้า 35 m / Ohm.mm2 ประมาณ 61.4% ของการนำไฟฟ้าของทองแดง อลูมิเนียมบริสุทธิ์ขึ้นรูปได้ง่ายเนื่องจากมีความนิ่มและทนต่อแรงดึง 9 กก. ดังนั้นจึงมักผสมอลูมิเนียมกับทองแดงเพื่อเสริมความน่าสนใจ การใช้อลูมิเนียมรวมถึงตัวนำของ ACSR (Aluminium Conductor Steel Reinforced), ACAR (Aluminium Conductor Alloy Reinforced)

2. ทองแดง

ทองแดงมีการนำไฟฟ้าสูงคือ 57 m / Ohm.mm2 ที่ 20 oC โดยมีค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวของอุณหภูมิ 0.004 / C ทองแดงมีความต้านทานแรงดึง 20 ถึง 40 กก. / ตร.มม. การใช้ทองแดงเป็นวัสดุนำไฟฟ้าตัวอย่างเช่นในสายฉนวน (NYA, NYAF), สายเคเบิล (NYM, NYY, NYFGbY), บัสบาร์, เครื่อง dc แบบวงแหวนลาก lamellar บนเครื่อง AC เป็นต้น

3. ปรอท

ปรอทเป็นโลหะชนิดเดียวในรูปของเหลวที่มีความต้านทานเฉพาะ 0.95 Ohm.mm2 / m ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิ 0.00027 / C การใช้ปรอทรวมถึงการบรรจุก๊าซสำหรับท่ออิเล็กทรอนิกส์ของเหลวในปั๊มแพร่อิเล็กโทรดในวัสดุเครื่องมือสำหรับการวัดวัสดุอิเล็กทริกที่เป็นของแข็งด้วยไฟฟ้าและเป็นตัวเติมของเหลวสำหรับเทอร์มอมิเตอร์

เอกสารอ้างอิง : Conductor and Isolator - The Physics Classroom