ELEKTROTECHNOLOGIE VODIČE - ÚVOD

VŠEOBECNÁ CHARAKTERISTIKA VODIČE – ELEKTRICKY VODIVÉ MATERIÁLY pro jejichž technické využití je rozhodující jejich VELKÁ ELEKTRICKÁ VODIVOST - orientační hodnota rezistivity : cca 0 – 10e-6  * m - patří mezi nejvýznamnější elektrotechnické materiály - značně rozhodují:o technologii výroby, o ceně, o hmotnosti o řadě funkčních vlastností výrobků … - využití především: na výrobu vodičů a kabelů, na kontakty, na vinutí elektrických strojů a přístrojů … - třídění vodičů: fyzikálně - vodiče 1. druhu - kovy - vodiče 2. druhu - elektrolyty Z TECHNICKÉHO HLEDISKA PŘEVLÁDAJÍ KOVY

VODIVÉ MATERIÁLY ODPOROVÉ MATERIÁLY ELEKTRICKY VODIVÉ MATERIÁLY MATERIÁLY SE ZVLÁŠTNÍMI VLASTNOSTMI TRADIČNÍ VODIVÉ MATERIÁLY KRYOVODIVÉ MATERIÁLY SUPRAVODIVÉ MATERIÁLY MATERIÁLY NA KONTAKTY M. NA PÁJKY, TAV. POJISTKY ELEKTROTECHNICKÝ UHLÍK OSTATNÍ VODIVÉ MATERIÁLY TŘÍDĚNÍ – TECHNICKÉ HLEDISKO

PODSTATA VODIVOSTI KOVŮ KOVY – dobré vodiče proudu pouze v pevné a kapalné fázi, jako plyn jsou izolanty PEVNÁ FÁZE – nejčastější využití kovů KRYSTALICKÁ STRUKTURA – kovové krystaly = v uzlech mřížky kladné ionty s omezenou pohyblivostí = mezi nimi soustava volných elektronů (elektronový plyn) - elektrony v neustálém tepelném pohybu narážejí na uzly - chaotický pohyb - rychlost řádově 10 e5 m/s - vlivem el. pole usměrněný tok volných elektronů – el. proud Proud vedou elektrony – ELEKTRONOVÁ VODIVOST VODIVOST LZE ODVODIT MATEMATICKY!

CHARAKTERISTICKÉ VLASTNOSTI ZÁKLADNÍ ELEKTROFYZIKÁLNÍ PARAMETR konduktivita[ S / m ] V PRAXI ČASTĚJI PŘEVRÁCENÁ HODNOTA rezistivita [  m ] Nejsou to materiálové konstanty, závisejí na řadě vnějších činitelů, nejvýznamnější je teplota PŘÍČINY: - změna koncentrace volných elektronů – minimálně = každý atom je ionizovaný – počet elektronů 10 e 28 / m3 - tepelné kmity iontů v uzlech – výrazně = elektrony častěji naráží do uzlů a klesá jejich pohyblivost DŮSLEDEK – klesá konduktivita, roste rezistivita

Vliv teploty na rezistivitu vyjadřije TEPLOTNÍ SOUČINITEL REZISTIVITY  = lze jej určit z hodnot odporu při různých teplotách = při pokojové teplotě má pro většinu kovů hodnotu 0,004/°K = většinou proto rezistivita u vodičů s teplotou roste = lze vyrobit slitiny s hodnotou  = 0 nebo  < 0 = není to konstanta, sám závisí na teplotě REZISTIVITA V ZÁVISLOSTI NA TEPLOTĚ  t 1  t 0  [ 1 +  t 1 – t 0 ) ] V ELEKTRONICE SE ANALOGICKY VYJÁDŘÍ ODPOR R t 1  R t 0  [ 1 +  t 1 – t 0 ) ]

DALŠÍ VLIVY – čistota a struktura = jakákoli nečistota zhorší konduktivitu, zvětší rezistivitu = totéž platí pro poruchy krystalové mřížky DŮSLEDEK: - zhoršení vodivosti u slitin Cu a Al = slitiny Cu a Al se používají jako zvláštní materiály - zhoršení vodivosti po mechanickém tváření = po mechanickém tváření musí proběhnout proces žíhání DALŠÍ VLASTNOSTI: = tepelná vodivost, tepelná roztažnost, bod tání … = tažnost, tvrdost, pružnost, pevnost v tahu, tlaku, ohybu … = hustota (hmotnost)

SUPRAVODIVOST A KRYOVODIVOST SUPRAVODIVOST - schopnost některých látek ztratit elektrický odpor a vést elektrický proud beze ztrát = projevuje se při velmi nízkých teplotách (pod 23°K) = je omezena teplotou a velikostí magnetické indukce - tzv. kritická teplota, kritická intenzita magnetického pole = tradiční dobré vodiče nevykazují supravodivost = výjimka – Al – ale nepatří mezi dobré supravodiče KRYOVODIVOST (HYPERVODIVOST) = rezistivita neklesá na 0, ale na zbytkovou hodnotu = projevuje se u čistých kovů při velmi nízkých teplotách = umožňuje až 1000x zvětšit proudovou zatížitelnost ve srovnání s tradičními materiály