Zagadnienia związane z przewodnością elektryczną są kluczowe w zawodzie elektryka i instalatora instalacji elektrycznych. Przewodnictwo elektryczne, czyli inaczej konduktancja to zdolność materiału do przewodzenia prądu. A zatem jeśli przeprowadzasz modernizację instalacji elektrycznej lub podłączasz nowe oprzyrządowanie do istniejącego systemu, musisz wiedzieć, jaka jest konduktancja wykorzystywanych materiałów. Dopiero wtedy, gdy dowiesz się, jak dany surowiec przewodzi prąd, będziesz w stanie tworzyć bezpieczne obwody elektryczne.
Sprawdź kable i przewody w hurtowni Onninen
Jednostki przewodności elektrycznej i konduktancja
Uporządkowany ruch ładunków elektrycznych w instalacjach to podstawa, jeśli system ma działać sprawnie i bez często występujących usterek. Kluczowym pojęciem w pracy każdego instalatora jest konduktancja. Podczas dobierania materiałów wykorzystywanych do podłączenia takich elementów instalacji jak aparatura elektryczna i aparatura modułowa, musisz uwzględnić kilka parametrów:
- przewodnictwo elektryczne,
- natężenie prądu,
- oporność, czyli rezystancja,
- wielkość pola elektrycznego,
- napięcie przepływającego prądu.
Kiedy wybierasz kable i przewody do modernizacji lub stworzenia nowej instalacji elektrycznej, musisz wziąć pod uwagę przede wszystkim to, jak duży przepływ prądu będzie wymagany w konkretnym systemie. Konduktywność jest wyrażana w Siemensach (SI), a sama nazwa pochodzi od znanego konstruktora, którego główną dziedziną pracy była elektrotechnika – Wernera Siemensa.
Przewodność elektryczna obejmuje trzy istotne jednostki: długość przewodnika, pole przekroju poprzecznego danego elementu oraz sigma, czyli konduktywność właściwa materiału.
Jaki jest związek między przewodnością elektryczną a opornością?
Przewodność elektryczna i oporność (rezystancja) są ściśle powiązane, ale stanowią przeciwstawne miary właściwości elektrycznych materiału. Pierwsza wartość jest miarą zdolności materiału do przewodzenia prądu elektrycznego, natomiast opór elektryczny określa, jak mocno materiał przeciwdziała przepływowi tego prądu.
W praktyce materiał o wysokiej przewodności (np. miedź lub aluminium) ma niski opór, co ułatwia przepływ prądu elektrycznego. Z kolei materiały o wysokiej rezystancji, takie jak izolatory (np. guma), mają niską przewodność, a to utrudnia przepływ prądu elektrycznego, więc doskonale sprawdzą się jako izolator na przewody instalacyjne.
Jako instalator musisz wiedzieć, że rezystancja danego materiału zależy od jego specyficznych właściwości, takich jak liczba wolnych elektronów. W przewodnikach takich jak miedź, te elektrony mogą swobodnie przemieszczać się przez materiał pod wpływem pola elektrycznego, a to powoduje niską rezystancję i wysoką przewodność.
Co wpływa na przewodność elektryczną materiałów?
Rozróżniamy kilka czynników, które rzutują na to, jak przepływa prąd elektryczny przez dany materiał. Samo natężenie prądu elektrycznego nie ma tu większego znaczenia. Liczy się wartość rezystancji oraz konduktancja.
Czynniki, które rzutują na to, jak materiał przewodzi prąd to:
- Temperatura – w praktyce zmiana temperatury np. miedzi lub cieczy przewodzącej może rzutować na to, jak zmieni się przewodnictwo danego materiału.
- Poziom zanieczyszczeń przewodnika – przykładowo: srebro oksydowane jest gorszym przewodnikiem niż srebro niematowione.
- Pole elektromagnetyczne – kiedy się zwiększa, przepływ prądu może zostać spowolniony w danym materiale.
- Częstotliwość – chodzi o liczbę cykli oscylacji, jakie są wykonywane przez przemienny prąd elektryczny w ciągu sekundy (liczona w Hercach).
W wielu materiałach przewodnictwo zachodzi poprzez elektrony pasmowe. Niemniej jednak w elektrolitach materiał przenosi całe jony wraz z ich ładunkiem elektrycznym netto.
A zatem, najlepsze przewodniki o doskonałych wartościach przewodności elektrycznej materiału to srebro, miedź, złoto, aluminium, cynk, nikiel i mosiądz. Pamiętaj też, że w przewodnikach zawsze zachodzi ruch elektronów swobodnych, natomiast w półprzewodnikach elektronów. Kiedy w grę wchodzą elektrolity – tutaj mówimy o jonach.