Le terme a deux significations : 1) une substance électriquement conductrice (par exemple, un métal ou un électrolyte), 2) une pièce, un produit ou une structure qui permet de transmettre l'électricité.
La première valeur est utilisée en physique et en science des matériaux, où tous les matériaux sont divisés en conducteurs, diélectriques et semi-conducteurs en fonction de leur conductivité électrique. En génie électrique, le deuxième sens de ce terme est plus souvent utilisé. Le transfert d'énergie électrique à travers des conducteurs peut se produire - d'un élément de la source, du convertisseur ou du récepteur d'énergie électrique à un autre en connectant des conducteurs à une distance de plusieurs nanomètres (par exemple, dans les circuits intégrés) à plusieurs mètres (par exemple, dans équipement électrique puissant); - d'un élément d'une installation électrique à un autre ou d'une installation électrique à une autre le long de lignes électriques à une distance de plusieurs mètres (par exemple, au sein d'une installation) à plusieurs milliers de kilomètres (entre grands systèmes électriques).
La tâche des sennes est de séparer la tension. Les dirigeants doivent endurer l'électricité. Les escaliers sont également détruits grande force. Les non-conducteurs doivent résister à la tension. S'il y a trop de tension, il y aura des éclairs avec des étincelles.
Les conducteurs sont tous ces matériaux ou éléments qui leur permettent de circuler. courant ou charges électriques en mouvement. Si nous établissons une analogie avec un tuyau, qui. contient un liquide, le tuyau sera le conducteur et le liquide sera le milieu qui permet le mouvement. cargaison.
Boîte préparée avec des conducteurs électriques en cuivre. Prises dans le ménage installation électrique. Lorsqu'une différence de potentiel est appliquée aux extrémités d'une pièce de métal, celle-ci est établie. Le courant circule immédiatement, car les électrons ou charges électriques atomes qui se forment. Les molécules de métal commencent à se déplacer immédiatement sous la pression exercée sur elles. exerce une tension ou un stress.
L'ensemble des lignes et de leurs nœuds dans une installation électrique est appelé câblage, et l'ensemble des lignes et leurs nœuds, reliant les installations électriques, - réseau électrique. Par objectif et longueur dans les systèmes électriques, dorsale (principale) et réseaux de distribution, dans les entreprises, les réseaux inter-magasins et magasins, etc.
Cette pression de toute source de force électromotrice est ce qui permet de régler le débit. courant électriqueà travers le métal. Les meilleurs conducteurs de courant électrique sont. métaux parce qu'ils cèdent plus facilement que d'autres matériaux. électrons qui tournent dans la dernière orbite de leurs atomes. Cependant, tous les métaux ne sont pas de bons conducteurs, comme il en existe d'autres. au contraire, ils offrent une grande résistance au passage. courant et sont donc utilisés comme résistance électrique. pour la production de chaleur.
Un exemple de métal qui se comporte de cette façon est le fil de nichrome. Résistance du fil non chromé utilisé comme. élément chauffant dans le sèche-cheveux. Le cuivre est le plus largement utilisé de tous les métaux dans tout type de circuit électrique, car il est relativement bon marché et bon conducteur d'électricité, tout comme l'aluminium. Cependant, les meilleurs métaux conducteurs sont l'or et l'argent, bien que les deux soient très limités en raison de leur coût élevé.
Le transfert de charge électrique à travers un conducteur (fil de lin) a été découvert en 1663 par le maire de la ville de Magdebourg, Otto von Guericke (1602–1686), qui avait auparavant fabriqué le premier générateur électrostatique au monde la même année. Recherche plus détaillée phénomènes électriques a commencé au 18ème siècle, et le 2 juillet 1729, le physicien amateur anglais Stephen Gray (Stephen Gray, 1666-1735) a posé, en utilisant pour tester la transmission de l'électricité, une corde de chanvre de 80,5 pieds de long sur des cordons de soie horizontaux (Fig. .4.5 .1); avec cela, il a créé la première ligne électrique au monde. Le 14 juillet, il fait une démonstration publique de la ligne, qui mesure déjà 650 pieds de long, et le fil dans lequel se trouve encore une corde de chanvre posée le long de cordons de soie tendus entre des poteaux (la première ligne aérienne). L'expérience, malgré la très mauvaise conductivité du fil, a été étonnamment réussie; la corde était évidemment (grâce au climat anglais) assez humide. Gray a également introduit pour la première fois la classification des substances en conductrices et non conductrices. Dix ans plus tard (en 1739), un autre physicien anglais, Jean Théophile Desaguliers (1683-1744) introduisit le concept de chef d'orchestre. La première ligne aérienne avec des fils métalliques (fer) a été construite en 1744 à Erfurt (Erfurt, Allemagne) par le professeur allemand de philosophie Andreas Gordon (Andreas Gordon, 1712–1751), et la première ligne de câble expérimentale (télégraphe) a été posée en 1841 à Saint-Pétersbourg Boris Semenovich Jacobi (Moritz Hermann Jacobi).
L'or est utilisé sous la forme d'un fil très fin pour connecter les contacts des circuits intégrés et. microprocesseurs aux contacts qui les relient aux broches externes de ces éléments. tandis que l'argent est utilisé pour recouvrir certains types de contacts électriques. relais conçus pour interrompre le flux de charges de courant importantes en ampères.
L'aluminium, quant à lui, est utilisé pour fabriquer des câbles épais et non doublés. Ce type de câble est généralement placé sur en plein air suspendus à de grands isolateurs en porcelaine disposés en détail. la plus haute des tours métalliques destinées à la distribution du courant électrique haute tension.
Riz. 1. Le principe du dispositif de la première ligne électrique par Stephen Gray. 1 corde de chanvre (fil), 2 cordons de soie (isolants)
En génie électrique, on utilise à la fois des conducteurs souples et rigides. Le premier comprend divers fils et câbles, à la seconde pneus. Les fils et les jeux de barres peuvent être isolés ou non isolés (nus). Les fils et câbles isolés peuvent contenir de un à plusieurs conducteurs sous tension isolés les uns des autres.
Câble ou conducteur constitué d'un seul fil rigide. cuivre. câble ou conducteur constitué de plusieurs fils souples. cuivre. La plupart des conducteurs qui utilisent différents appareils ou appareils électriques en ont. Un seul fil de cuivre solide, ou peut également être formé de plusieurs fils plus fins. aussi du cuivre.
Parmi ces éléments ou matériaux figurent le silicium, le gallium et le germanium. Les atomes de ces éléments sont moins susceptibles de céder des électrons lorsqu'ils en traversent un. courant électrique et caractéristique principale- ne lui permettre de passer que dans un sens et l'empêcher en quelque sorte. sinon. Le cristal de silicium est l'élément le plus couramment utilisé aujourd'hui. comme matériau semi-conducteur pour la production de diodes, de transistors. les circuits intégrés et les microprocesseurs qui les utilisent. ordinateurs ou Ordinateur personnel, ainsi que d'autres. appareils numériques.
poinçonner câble est une gaine hermétique en matériaux polymères(par exemple, en polychlorure de vinyle) ou en métal (actuellement le plus souvent en aluminium, autrefois principalement en plomb), protégeant les conducteurs des effets nocifs environnement. Une classification simplifiée des conducteurs en fonction de leur flexibilité, de leur isolation et de leur application est illustrée à la fig. 2.
Sur la droite, vous pouvez voir des favoris. connexion située en bas du microprocesseur. Enfin, il existe des matériaux isolants dont les atomes ne donnent ni ne captent d'électrons. Parmi ces matériaux figurent le plastique, le mica, le verre, le caoutchouc, la céramique, etc. tous ces matériaux et d'autres similaires à propriétés égales, résister à une résistance totale au passage du courant électrique.
Si nous établissons à nouveau l'analogie avec le fluide en circulation. à travers le circuit hydraulique de la conduite, comme cela a été fait au. Au début de ce sujet avec les pilotes, l'isolant sera. ce qui équivaut au même tube de circuit hydraulique, mais dans ce cas. contenant un liquide gelé qui obstruerait complètement. mouvement des atomes liquides à travers un tuyau. Ce serait similaire à ce qui arrive aux charges électriques quand.
Riz. 2. Classification des conducteurs (simplifiée)
La partie métallique des âmes, selon la section et la souplesse recherchée, peut être massive ou constituée de fils ; le diamètre des fils peut dans ce cas aller du dixième de millimètre (dans les conducteurs à fils fins) à plusieurs millimètres. Des conducteurs sont nécessaires
C'est précisément la fonction des isolants que nous voyons. suspendu à des pylônes de distribution électrique, pour le support. câbles et ne pas faire passer le courant de charpente métallique ou de. ciment de la tour. L'isolant est utilisé pour supporter les câbles en aluminium suspendus aux pylônes à haute tension. ils transfèrent de l'énergie. l'électricité dans les endroits qui en ont besoin.
Avez-vous déjà vécu cela après avoir chargé ou allumé appareil électrique avez-vous remarqué à quel point il fait chaud? Qu'advient-il du câble et de l'appareil ? Dans cet article, nous proposons une expérience sur ce phénomène, si important pour le transport de l'électricité : l'effet Joule, que l'on peut définir comme " l'énérgie thermique généré par un courant électrique lorsqu'il traverse un matériau conducteur » ou « la quantité d'énergie est la valeur calorifique créée par un courant électrique qui circule dans un conducteur et sa résistance ».
haute conductivité électrique,
- bonnes propriétés de contact,
- haute rigidité diélectrique de l'isolant,
- résistance mécanique suffisante,
- une flexibilité suffisante (en cas de fils et de câbles),
- stabilité chimique à long terme,
- bonne résistance à la chaleur
- capacité calorifique suffisante,
- protection contre les influences extérieures,
- le respect de l'environnement,
- facilité d'utilisation dans les travaux électriques,
- coût modéré.
Comment expérimentez-vous l'effet Joule ?
Attention : la préparation de cette expérience n'est pas une tâche difficile, mais il faut être prudent, car les matériaux que nous utilisons comme conducteurs peuvent être brûlés par le passage d'un courant électrique. Avant de commencer, nous devons préparer une petite construction pour modéliser la tour électrique. Cela nous facilitera la tâche diverses pièces expérience.
Expérience 1 : les matériaux et l'effet Joule
Fixez deux bâtons à un morceau de polyexpan, clouez-les dessus en laissant un espace d'environ 10 centimètres. Pour cette première expérience, nous aurons besoin.
- Batterie 1,5 volt.
- Deux fils de différents matériaux: un cuivre et un plastique ou nylon.
- Assemblage fait.
Parmi les matériaux électriquement conducteurs, ces exigences sont les mieux remplies
- du cuivre pur (sans aucune impureté),
- aluminium pur (pour des raisons de fiabilité, à partir d'une section de 16 mm2),
- dans les fils des lignes aériennes
- combinaisons d'aluminium et d'acier.
Le matériau isolant le plus couramment utilisé
- polyéthylène n,
- le chlorure de polyvinyle n, qui résiste mieux à l'inflammation que d'autres matériaux, mais qui contient du chlore toxique et dangereux pour l'environnement, - les caoutchoucs synthétiques (y compris les organosiliciés particulièrement résistants à la chaleur).
Que se passe-t-il et comment l'explique-t-on ?
Nous allons maintenant remplacer le fil de plastique ou de nylon par du fil de cuivre en veillant à ce que ce dernier soit plus chaud à l'aide d'un morceau de polyexane. Il y a plus de 100 ans, un physicien nommé James Prescott Joule a découvert que lorsqu'un courant électrique circulait dans un conducteur, de la chaleur y était générée en raison de l'effet de la résistance du matériau sur le passage du courant électrique.
Cette résistance matérielle se produit parce que le courant électrique ou le courant est le mouvement des électrons par un conducteur. Ces charges électriques, qui ont une masse et une vitesse, ont une énergie cinétique qui est libérée sous forme de chaleur lorsque les charges entrent en collision avec les atomes du conducteur.
Les conducteurs (et les noyaux des conducteurs toronnés) sont divisés en fonction de leur objectif
- sur conducteurs de travail(auquel, dans le cas courant alternatif inclure les conducteurs de phase et de neutre ; certains réseaux ou installations peuvent ne pas avoir de conducteurs neutres) ;
- sur conducteurs de protection nécessaire pour assurer la sécurité des personnes;
- sur conducteurs auxiliaires(par exemple, pour le contrôle, la communication ou la signalisation). Les conducteurs de travail peuvent tous être isolés de la terre, mais souvent l'un d'eux (généralement le neutre) est mis à la terre. Une telle mise à la terre de travail permet d'obtenir une tension inférieure et uniformément répartie des conducteurs de phase par rapport à la terre, ce qui, par exemple, dans les réseaux à haute tension, réduit le coût de l'isolation.
Expérience 2 : Facteurs liés à l'effet Joule
Avec le fil de cuivre, le circuit est bouclé et le courant électrique circule, présentant ainsi l'effet Joule. Cependant, cela n'apparaît pas lorsque le fil en plastique est inséré dans la chaîne, car cela matériau isolant qui ne permet pas la circulation du courant. Batterie 1.5V et batterie 4.5V, filament différents types et matériaux conducteurs. Tout d'abord, nous connecterons une batterie de 1,5 V à notre tour électrique spéciale, et nous échangerons divers fils matériau conducteur pour déterminer lequel rayonne plus de chaleur les toucher avec un morceau de polyexan.
Des conducteurs de protection sont prévus pour une mise à la terre fiable des parties des installations électriques qui, si l'isolation est rompue, peuvent être mises sous tension (parties conductrices ouvertes). Tel terre de protection doit empêcher l'apparition de tensions dangereuses entre ces pièces et la terre et exclure ainsi la possibilité d'électrocution pour les personnes. DANS réseaux électriques basse tension, il était auparavant pratiqué de combiner les conducteurs de protection et de neutre ; actuellement, ces conducteurs, pour des raisons de fiabilité et de sécurité, sont séparés les uns des autres.
Par la suite, nous remplacerons la batterie 1,5 V par une batterie 4,5 V et répéterons le processus de vérification de l'énergie dissipée sous forme de chaleur. Qu'arrive-t-il au même fil lorsque augmentation de la tension? L'effet Joule dépend de la résistance du conducteur au passage du courant, ainsi que de la quantité de courant traversant le circuit.
Ainsi, si notre générateur électrique augmente la tension, la chaleur générée dans notre circuit sera plus élevée. Et, logiquement, plus la résistance s'opposant au matériau est grande, plus l'effet Joule sera important. C'est-à-dire que le fil de fer est chauffé au fil de cuivre, qui est le meilleur conducteur.