Classificatie van elektrische ingenieursmaterialen
Materialen die in het domein van Elektrotechniek worden gebruikt, worden de materialen voor elektrotechniek genoemd. Op basis van eigenschappen en toepassingsgebieden kunnen materialen voor elektrotechniek als volgt worden ingedeeld:
Magnetische materialen
Een classificatie-overzicht van materialen voor elektrotechniek is weergegeven in de onderstaande figuur
Leidinggevers
Leidinggevers zijn materialen met een zeer hoge geleidbaarheid. Het aantal vrije elektronen is bij kamertemperatuur zeer hoog in leidinggevers, wat de basis is voor de hoge geleidbaarheid van deze materialen.
Voorbeelden: Zilver, Koper, Goud, Aluminium, enz.
Het aantal vrije elektronen is zeer hoog in zilver, waardoor zilver de beste leidinggever van elektriciteit is. De bindende kracht op deze vrije valentie-elektronen door het nucleus is zeer laag. Hierdoor kunnen deze elektronen gemakkelijk loskomen van het nucleus en deelnemen aan de stroom van elektriciteit.
Halfgeleiders
Halfgeleiders zijn materialen die een geleidbaarheid hebben tussen leidinggevers en isolatoren. Halfgeleiders zijn elementen uit groep-III, groep-IV en groep-V. Halfgeleidende materialen hebben covalente bindingen. Bij normale temperatuur is de geleidbaarheid van halfgeleiders zeer laag. Met toenemende temperatuur neemt de geleidbaarheid van halfgeleiders exponentieel toe.
Voorbeeld: Germanium, Silicium, Gallium Arseen, enz.
Isolerende Materialen
De geleidbaarheid van isolerende materialen is zeer laag. Deze materialen hebben een zeer hoge weerstand, waardoor ze zeer geschikt zijn om de stroom dragende delen te isoleren van de aangesloten metalen constructies. In isolerende materialen zijn de elektronen sterk gebonden aan het nucleus. Daarom kunnen ze niet vrijkomen voor beweging in de materialen. Hierdoor is de weerstand van isolerende materialen zeer hoog.
Voorbeeld: Kunststoffen, Keramiek, PVC, enz.
Magnetische Materialen
Deze materialen spelen een belangrijke rol voor het bestaan van verschillende elektrische machines. Magnetische materialen met een hoge permeabiliteit worden gebruikt voor het bouwen van de kern om een pad met lage weerstand te creëren voor magnetische flux. Magnetische materialen kunnen verder worden ingedeeld in de volgende categorieën:
Paramagnetische materialen
Diamagnetische materialen
Antiferromagnetische materialen
Ferrieten
Ferromagnetische Materialen
Deze materialen hebben een zeer grote en positieve susceptibiliteit voor externe magnetische velden. Ze hebben een sterke aantrekkingskracht op externe magnetische velden en kunnen magnetisme behouden zelfs na verwijdering van het externe magnetische veld. Deze eigenschap van materialen wordt magnetische hysterese genoemd.
Voorbeeld: IJzer, Kobalt, Nikkel.
Paramagnetische Materialen
Deze materialen hebben een zeer kleine en positieve susceptibiliteit voor externe magnetische velden. In aanwezigheid van externe magnetische velden krijgen deze materialen een zeer klein magnetisme. Voorbeeld: Aluminium, Platina, zuurstof, Lucht, enz.
Diamagnetische Materialen
Deze materialen hebben een zeer zwakke en negatieve magnetische susceptibiliteit voor externe magnetische velden. Bij toepassing van externe magnetische velden worden deze licht afgestoten door het externe magnetische veld. Deze materialen behouden geen magnetisme na verwijdering van het externe magnetische veld. Meestal zijn alle metalen, zoals zilver, koper, goud, waterstof, enz., diamagnetische materialen.
Antiferromagnetische Materialen
Deze materialen hebben een zeer kleine en positieve susceptibiliteit voor externe magnetische velden. In aanwezigheid van externe magnetische velden worden deze materialen licht gemagnetiseerd in de richting van het externe magnetische veld. In deze materialen zijn de atomen gemengd parallel en antiparallel georiënteerde magnetische dipoolbewegingen.
Voorbeeld: Cr, MNO, FeO, CoO, NiO, Mn, enz.
