Električni provodnik – razlika između verzija
Uklonjeni sadržaj Dodani sadržaj
m Mladifilozof je premjestio stranicu Električni vodič na Električni provodnik preko preusmjeravanja |
sa hr wiki |
||
Red 1:
{{Elektromagnetizam|cTopic=[[Električna mreža]]}}
[[datoteka:Color wire blue.svg|mini|desno|290px|Pune [[žica|žice]] od mekanoga [[Bakar (element)|bakra]] danas se upotrebljavaju za vodiče samo u unutrašnjim [[instalacija]]ma zgrada, jer se mogu lako savijati.]]
[[datoteka:Sample cross-section of high tension power (pylon) line.jpg|mini|desno|290px|[[Alučel]] (skraćeno od aluminij-čelik) ili alučel vodič je naziv za materijal od kojega se izrađuje jedna vrsta kombiniranih električnih vodiča za [[dalekovod]]e.]]
'''Električni vodič''' ili '''provodnik''' ('''konduktor''') je [[Električna vodljivost|električki vodljiva]] [[tvar]], to jest tvar kroz koju [[električna struja]] može stalno (kontinuirano) teći. Električnim vodičem se smatra tvar kojoj je [[Električna vodljivost|električna provodnost]] veća od približno 10<sup>7</sup> [[Simens|S]]/m. Električna provodnost [[kovina]] temelji se na građi njihovih [[atom]]a, odnosno na lakoj pokretljivosti [[elektron]]a vanjske [[Elektronska ljuska|elektronske ljuske]], koji se pod djelovanjem neke [[sila|sile]] mogu usmjereno [[gibanje|gibati]]. [[Bakar (element)|Bakar]] i [[aluminij]] koriste se najčešće kao [[materijal]]i električnih vodiča, dok su [[srebro]] i [[zlato]] za to preskupi, ali se, uz druge kovine i [[slitine]], upotrebljavaju za električne kontakte. U te se svrhe, posebno u obliku [[elektroda]], koristi i [[ugljik]] ([[grafit]]), koji je električki vodljiv zbog svojih delokaliziranih, lakopokretljivih elektrona. Neke tvari (metali, slitine ili keramički [[oksidi]]), ohlađene na ekstremno niske temperature, izgube svoj električni otpor pa postanu idealni vodiči električne struje ([[supravodljivost]]). [[Elektrolit]]i (otopine [[soli]], [[kiseline]], [[Lužine (kemija)|lužine]]), koji vode električnu struju zahvaljujući pokretljivosti svojih [[ion]]a, se u užem smislu ne ubrajaju u električne vodiče.
Električnim vodičem smatra se i tijelo građeno od električki vodljive tvari. To je ponajprije [[žica]] (zasebna ili više njih međusobno upletenih u uže), najčešće od istoga materijala (homogeni vodič) ili od dvaju različitih materijala (kombinirani vodič), gola ili izolirana, uglavnom kružna presjeka, koja u okviru [[električni vod|električnog voda]] služi za provođenje električne struje predviđenim putem. Osim žice, kao vodič služi i traka, šipka ili ploča, kao što je to na primjer u [[gromobranska zaštita|gromobranskoj zaštiti]]. U terminologiji [[Elektroenergetski sustav|elektroenergetskoga sustava]], vodič je naziv za dio (komponentu) električnoga voda koja tijekom [[pogon]]a trajno vodi struju [[opterećenje|opterećenja]] voda (fazni vodič u [[Trofazna struja|trofaznim vodovima izmjenične struje]] i polni vodič u vodovima [[Istosmjerna struja|istosmjerne struje]]). Materijali za električne vodiče uglavnom su tvrdovučeni bakar ili aluminij, te neke slitine na njihovoj osnovi. U prvom razdoblju razvoja javne [[Elektrifikacija|elektrifikacije]], za vodiče nadzemnih vodova za prijenos i razdiobu [[električna energija|električne energije]] upotrebljavao se uglavnom bakar. Danas se najviše rabi sam aluminij ili se kombinira s [[čelik]]om, kako bi se vodič mehanički pojačao (aluminijsko-čelični vodič poznat kao [[alučel]]), odnosno katkada čvršća slitina aluminija (na primjer Aldrey). Za razliku od nadzemnih vodova, za vodiče podzemnih vodova (kabela) uzima se, osim aluminija, razmjerno često i bakar. Pune žice od mekanoga bakra (iznimno od aluminija) danas se upotrebljavaju za vodiče samo u unutrašnjim [[instalacija]]ma zgrada, jer se mogu lako savijati, što je za te instalacije bitno. Vodiči položeni pod [[žbuka|žbuku]] ili u [[beton]] u [[zgrada]]ma izolirani su uglavnom [[polimer]]nim materijalima. Vodiči se nalaze u mnogim električnim uređajima, kao što su to žice namota [[Električni strojevi|električnih strojeva]] i [[transformator]]a, [[elektromagnet]]a, prigušnica, služe kao [[cijev]]ne i druge sabirnice u rasklopnim energetskim postrojenjima, vodiči su i kontaktne žice električnih [[željeznica]], [[trolejbus]]a i [[tramvaj]]a, pa čak i tramvajske [[tračnice]]. U [[telekomunikacija|telekomunikacijskim]] vodovima, vodiči se koriste za prijenos [[zvuk]]a, slike i [[informacija]] na velike udaljenosti, a osnovna su komponenta i u signalnim instalacijskim mrežama. <ref> '''vodič''', [http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=65134] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2017.</ref>
== Električni vodiči i električni izolatori ==
{{Glavni|Električni izolator}}
Prijeđemo li rukom preko elektriziranog [[staklo|staklenog]] štapa i približimo li ga zatim papirićima, vidjet ćemo da ih više neće privlačiti. Štap više nije električan jer je izgubio svoj [[električni naboj]]. [[Elektricitet]] je prešao preko ruke u zemlju. Natarimo ponovo štap, dodirnimo ga na primjer komadom [[vosak|voska]], [[smola|smole]] ili [[Drvo (materijal)|drva]], i on će nakon toga opet privlačiti [[papir]]iće. Elektricitet se sada nije izgubio kao prije dodirom štapa rukom ili bilo kojom [[kovina|kovinom]]. Znači, sve tvari ne provode jednako elektricitet, a prema tome ni [[električna struja|električnu struju]].
Zbog toga tvari dijelimo na električne vodiče i električne izolatore, koji se također nazivaju i [[dielektrik|dielektrici]]. Vodiči su tvari koje dobro provode električnu struju, dok je izolatori ne provode. Vodiči su svi [[metal]]i, razrijeđeni [[plin]]ovi, nečista [[voda]], [[kiseline]], [[otopine]] [[soli]] i [[Baze (kemija)|baza (lužina)]], [[ugljen]], [[staklo]] u tekućem stanju i tako dalje. Ali ni svi metali nisu jednako dobri vodiči. Među njima je najbolji vodič [[srebro]], a zatim [[Bakar (element)|bakar]]. [[Aluminij]] je također dobar vodič, pa se mnogo upotrebljava za [[električni vod|električne vodove]] visokog [[električni napon|električnog napona]]. Izolatori su [[staklo]], [[porculan]], [[kvarc]], tinjac (tinjci ili liskuni su slojeviti [[silikati]] ili filosilikati), [[guma]], [[svila]], [[parafin]], [[ulje]], čista voda i tako dalje.
Vodiči i izolatori su jednako važni u svakodnevnom životu, jer prve upotrebljavamo za vođenje električne struje, dok drugi služe za sprečavanje prolaza struje. Tako na primjer čašice od porculana služe za vezivanje žica na električnim stupovima: to su izolatori. Isto tako ovijamo električne [[žica|žice]] slojem gume, plastikom, svilom ili papirom koji je namočen u [[parafin]] da ne bi struja prešla sa žice na druge predmete. <ref> Velimir Kruz: "Tehnička fizika za tehničke škole", "Školska knjiga" Zagreb, 1969.</ref>
==Specifična vodljivost tehničkih materijala==
Tabela i slika daju usporedbu specifičnih vodljivosti najčešće korištenih materijala u elektrici i elektronici, pri 20
▲Tabela i slika daju usporedbu specifičnih vodljivosti najčešće korištenih materijala u elektrici i elektronici, pri 20 °C
▲[[Datoteka:T-vodljivost.jpg|thumb|desno|450px|]]
{|
| '''materijal'''
Linija 13 ⟶ 27:
|-
|
| '''m/Ω
|-
| aluminij
Linija 42 ⟶ 56:
| oko 0,01
|-
|
| 18,1
|-
Linija 52 ⟶ 66:
|}
Struju najbolje provodi [[srebro]], a zatim [[bakar]] koji je međutim znatno jeftiniji. Kada nije bitan [[volumen|obujam]], već samo cijena i [[masa]] vodiča, kao npr. kod [[dalekovod]]a, koristi se [[aluminijum|aluminij]]. Kako su pored vodljivosti često važna i neka kemijska ili mehanička svojstva vodiča koriste se i mnoge druge kovine i njihove [[legura|slitine]], npr. [[zlato]], [[platina]], [[cink]], [[živa]], [[mesing|mjed]], [[bronza|bronca]], [[čelik]].▼
▲Struju najbolje provodi [[srebro]], a zatim [[bakar (element)|bakar]] koji je međutim znatno jeftiniji. Kada nije bitan [[
Dobru provodljivost imaju i neke otopine, no mehanizam prijenosa električnog naboja u otopinama (koje zovemo '''[[elektrolit]]ima''') bitno se razlikuje od mehanizma premještanja elektrona u čvrstim tvarima i može biti vrlo kompliciran.▼
▲Dobru provodljivost imaju i neke otopine, no mehanizam prijenosa električnog naboja u otopinama (koje zovemo '''[[elektrolit|elektrolitima]]
Na kraju, postoje materije, koje mijenjaju vodljivost zavisno o raznim uvjetima, a među njima najpoznatiji su tzv. '''[[poluprovodnik|poluvodiči]]'''. To su posebne vrste materijala na bazi kemijskih elemenata [[silicij]]a ili [[germanijum|germanija]], koji mijenjaju provodljivost zavisno o naponu koji se privodi jednoj od na njih priključenih elektroda.▼
▲Na kraju, postoje materije, koje mijenjaju vodljivost zavisno o raznim uvjetima, a među njima najpoznatiji su tzv. '''[[
Većina vodiča smanjuje vodljivost (teže dopušta kretanje elektrona) ako se zagrije na više temperature i obratno. Kod vrlo vrlo niskih temperatura, neki materijali postaju supervodljivi, tj. preskakanje elektrona s atoma na atom stostruko se olakšava. ▼
▲Većina vodiča smanjuje vodljivost (teže dopušta kretanje elektrona) ako se zagrije na više temperature i obratno. Kod vrlo vrlo niskih temperatura, neki materijali postaju [[supravodljivost|supervodljivi]], tj. preskakanje elektrona s atoma na atom
Postoje međutim i materijali koji se ponašaju obrnuto. Tako primjerice ugljenu raste vodljivost pri porastu temperature. Malo je poznato, da jedan od najboljih izolatora pri sobnoj temperaturi - staklo, postaje jako vodljivo kad se ugrije do temperature taljenja.▼
▲Postoje međutim i materijali koji se ponašaju obrnuto. Tako primjerice ugljenu raste vodljivost pri porastu temperature. Malo je poznato, da jedan od najboljih izolatora pri sobnoj temperaturi - staklo, postaje jako vodljivo kad se ugrije do temperature taljenja.
Puno su rjeđi materijali, koji u uobičajenim temperaturnim granicama gotovo nimalo ne mijenjaju vodljivost. Takav je primjerice tzv. konstantan. Takvi se koriste za posebne namjene u elektrici i elektronici, najčešće u kolima za automatsku regulaciju i temperaturnu stabilizaciju▼
▲Puno su rjeđi materijali, koji u uobičajenim temperaturnim granicama gotovo nimalo ne mijenjaju vodljivost. Takav je primjerice tzv. konstantan. Takvi se koriste za posebne namjene u elektrici i elektronici, najčešće u kolima za automatsku regulaciju i temperaturnu stabilizaciju
Razne vrste golih ili izoliranih žica i kablova za električne instalacije, trolej-vodove i dr. Polažu se kao zračni vodovi (razapeti između nosećih elemenata ili stupova od kojih su izolirani raznim izvedbama izolatora), zatim za polaganje u zemlju, pod more, pod žbuku, u zaštitne cijevi, za rudarske namjene i dr. ▼
== Vodiči ==
Provodnici se u tehnici javljaju kao:▼
▲Razne vrste golih ili izoliranih žica i
** trolej-vodovi (za oduzimanje energije za pogon lokomotiva, tramvaja, dzalica i dr.) posebno oblikovanog, standardiziranog presjeka za pojedine namjene.▼
* goli vodiči
▲**
** gola bakrena žica (za razvodne kutije, elektroničke uređaje, električne peći i sl.)
* izolirani vodiči (kabeli)
** lak-žica (lakom izolirana bakrena žica) za motanje manjih [[transformator]]a, [[zavojnica]] i sl.▼
** kablovi s gumenom izolacijom (sa ili bez vanjskog zaštitnog opleta od pamuka, čelične žice ili trake, )▼
▲** lak-žica (lakom izolirana bakrena žica) za motanje manjih
** kablovi s PVC izolacijom (okrugli sa ili bez dodatne vanjske zaštitne obloge, plosnati za pod žbuku raznih izvedbi i dr.)▼
▲**
▲**
** svilom izolirana žica za zavojnice i uređaje slabe struje
** teške i oklopljene izvedbe za pogonske - radioničke uvjete
Također postoje posebne izvedbe sa nosećim užetom za vješanje na velikim rasponima, otporne na atmosferske uvjete, lake i ojačane izvedbe, mnogožične i finožične izvedbe (pletenica od tankih žica koje podnose vibracije i višestruko
Posebne su izvedbe za viši i visoki napon.
Linija 85 ⟶ 106:
Sve izvedbe, kao i sustav označavanja, dopuštena mehanička i strujna opteretivost, maksimalni provjes zračnih vodova i dr., standardizirani su.
===Boje
* Crni, smeđi i sivi vod – primjenjuju se za fazne vodove.
Zavisi o vrsti provodnika, posebno o svojstvima izolacije i načinu polaganja, te osobito o površini presjeka vodiča. Izražava se kao dopuštena jakost struje po jedinici površine presjeka (A/mm2), a za konkretne presjeke kao dopuštena jakost struje u amperima (A) pri definiranoj temperaturi okoliša (0, 20 ili 40 °C). ▼
* Svijetloplavi vod – primjenjuje se za neutralni vod, ako nema neutralnog voda može se koristiti za fazni vod.
* Zeleno-žuti vod – primjenjuje se za vodove sa zaštitnom funkcijom (uzemljenje).
== Strujna opteretivost vodiča ==
Standardizirani su također i presjeci vodiča. Tabela daje površinu presjeka zavisno o promjeru za češće korištene presjeke u domaćinstvima i opteretivost (jednaka je nazivnoj struji osigurača kojim se strujni krug osigurava) za cijevne, oklopljene kabelske ili višežilne vodiče koji nisu položeni u cijevima, te višežilne savitljive priključne vodove pri 25 °C :▼
▲Zavisi o vrsti provodnika, posebno o svojstvima izolacije i načinu polaganja, te osobito o površini presjeka vodiča. Izražava se kao dopuštena jakost struje po jedinici površine presjeka (A/
▲Standardizirani su također i presjeci vodiča. Tabela daje površinu presjeka zavisno o promjeru za češće korištene presjeke u domaćinstvima i opteretivost (jednaka je nazivnoj struji osigurača kojim se strujni krug osigurava) za cijevne, oklopljene kabelske ili višežilne vodiče koji nisu položeni u cijevima, te višežilne savitljive priključne vodove pri 25
{|text-align:"center"
|promjer [mm]:
|0,98
|1
|1,
|
|2,
|
|-
|presjek
|0,75
| 1
|2,5
| 4
Linija 109 ⟶ 134:
| 10
|-
|opteretivost
| --
|10
|20
|25
|35
|50
|}
Detaljniji proračun instalacija u kome se uzimaju u obzir očekivane vrste trošila, temperature okoliša, rezerva za razvoj ili proširenje, vrste i načini polaganja vodova
== Izvori ==
▲Detaljniji proračun instalacija u kome se uzimaju u obzir očekivane vrste trošila, temperature okoliša, rezerva za razvoj ili proširenje, vrste i načini polaganja vodova itd., itd. za svaku konkretnu instalaciju treba biti određen projektom elektroinstalacije, koga izrađuje ovlaštena projektna kuća ili instalaterska tvrtka. Projektom se definiraju i sve sigurnosne mjere (uzemljenja, sustav zaštitnih vodiča i dr.) na koje obvezuju standardi i tehnički propisi.
{{izvori}}
==
* [[
* [[
== Vanjske poveznice ==
{{
* [https://www.youtube.com/watch?v=_87xneDGXa8 Eduvizija Video, članak "Električni vodiči i izolatori - 8. razred - Fizika", YouTube]
[[Kategorija:Elektrotehnika]]
| |||