Madal vastupanu ja kõrge juhtivusmaterjalid: Ülevaade
Madalane vastupidavus või kõrge juhtivusmaterjal määratletakse kui materjal, mis lubab elektrivool lihtsalt läbi selle voolata. Need materjalid on väga kasutusel elektrotehnikas elektriliste masinate, seadmete ja laadimisvahendite tootmiseks. Neid kasutatakse ka juhtijateks kõikidele tüüpitele pöördliitumisteks, mis on vajalikud elektrilistes masinates, seadmetes ja laadimisvahendites. Lisaks kasutatakse neid juhtijateks elektrienergia edastamiseks ja levitamiseks.
Madal vastupidavusega või kõrge juhtivusega materjalide omadused
Järgmised omadused on soovitatavad madala vastupidavusega või kõrge juhtivusega materjalides:
Maksimaalne võimalik juhtivus (ideaaljuhul null). See tähendab, et materjal pakkub minimaalset vastupidavust elektrivoolule ja nii minimeerib energiahävitust ja soojuse tekke.
Vähim võimalik temperatuurkoefitsient vastupidavuse jaoks (ideaaljuhul null). See tähendab, et materjali vastupidavus ei muutu oluliselt temperatuuri muutustega ja nii säilitab stabiilset tööd laia temperatuurivalika korral.
Kõrge kestekohus. See tähendab, et materjal suudab kõrgeid temperatuureid taluda ilma oma kuju või juhtivust kaotamata.
Kõrge mehaaniline tugevus. See tähendab, et materjal suudab vastu seista deformeerumisele, murdumisele või kulumisele mehaanilise pingereaktioni või koormuse all.
Kõrge deformatsioonivõime. See tähendab, et materjal saab vedelda viiradeks või muudeks kujuks ilma murdumata või rikututa.
Kõrge korroosioonipärasus (vabad korrosioonilt). See tähendab, et materjal ei reageeri hapnikuga ega muude keskkonnaainetega ja nii säilitab oma juhtivust ja väljanägemist.
Soidlusega. See tähendab, et materjal saab lihtsalt siduda juhtijaid või ühendada muid komponente.
Madal hind. See tähendab, et materjal on odav ja laialdaselt kättesaadav.
Pikk elu või kestlikkus. See tähendab, et materjal ei halvene või deterioreeru ajas ja nii säilitab oma kvaliteedi ja tööd.
Kõrge paindlikkus. See tähendab, et materjal saab painutada või venitada ilma murdumata või juhtivuse kaotamata.
Ülalnimetatud omadused varieeruvad materjali kasutamise eesmärgi järgi. Näiteks mõned rakendused võivad nõuda kõrget juhtivust teistest, samas kui mõned võivad nõuda kõrget mehaanilist tugevust teistest.
Materjalide vastupidavuse või juhtivuse mõjutavad tegurid
Materjali vastupidavus või juhtivus sõltub mitmest tegurist, nagu:
Materjali tüüp. Eristavad materjalid erinevatel aatomstruktuuridel ja elektronkonfiguratsioonidel, mis mõjutavad, kuidas lihtsalt elektronid läbi neid liiguvad. Üldiselt on metallidel madalam vastupidavus kui mitte-metallidel, sest metallidel on vabad elektronid, mis võivad kanda elektrivoolu, samas kui mitte-metallidel on tihti sidusatud elektronid, mis vastanduvad elektrivoolule.
Materjali puhtus. Iga impuriteed, olenemata sellest, kas see on metallne või mitte-metallne, suurendab metallide vastupidavust. Isegi madala vastupidavusega impuriteed suurendab metalli vastupidavust. Põhjus selle taga on, et väike impuriteed loob puudusi kristallvõrkus, mis häirivad elektronide liikumist metallides. Seetõttu on puhtad metallid madalamad vastupidavusega kui leegid või kompleksid.
Materjali temperatuur. Enamiku materjalide vastupidavus suureneb temperatuuri tõusuga, sest kõrgem temperatuur põhjustab rohkem viirastusi aatomites, mis segavad elektronide liikumist. Mõned materjalid, näiteks pooljuhidavad, aga, omavad madalamat vastupidavust kõrgematel temperatuuritel, sest kõrgem temperatuur suurendab vaba elektronide arvu, mis on saadaval juhtimiseks.
Materjali kuju ja suurus. Materjali vastupidavus on intrinsi omadus, mis ei sõltu sellest, milline on tema kuju ja suurus. Kuid juhtija vastupidavus sõltub sellest, sest vastupidavus on proportsionaalne pikkusega ja pöördproportsionaalne lõikepindala suurusega. Seega on pikemad ja ohutumad juhtijad kõrgemad vastupidavusega kui lühemad ja suitsukad.
Madala vastupidavusega või kõrge juhtivusega materjalide näited
Mõned madala vastupidavusega või kõrge juhtivusega materjalide näited on:
Vaht (Ag)
Vaht on parim elektrijuhtja kõigi metallide hulgas. See omab kõrgeimat juhtivust ja madalaimat vastupidavust kõikide materjalide hulgas ruumatemp
