náhled|Elektrický vodič Elektrický vodič je látka schopná vést elektrický proud. Aby látka dobře vedla elektrický proud, musí obsahovat volné částice s elektrickým nábojem. Těmi jsou nejčastěji elektrony, příp. kladné nebo záporné ionty. Elektrické vodiče se vyznačují nízkou hodnotou rezistivity, která se pohybuje mezi 10−6 a 10−8 Ωm.
V elektrotechnice se slovem vodič také rozumí elektricky vodivý drát, kabel, pásek nebo lanko, které se použije pro vodivé propojení součástek v elektrickém obvodu.
Dělení vodičů Podle mechanismu vedení elektrického proudu dělíme vodiče na 2 skupiny: vodiče 1. řádu (kovy a uhlík ve formě grafitu) Elektrický proud přenášejí pohybující se volné elektrony (tzv. elektronový plyn). Vodiče se při průchodu elektrického proudu chemicky nemění. vodiče 2. řádu (roztoky a taveniny iontových solí = elektrolyty) Proud přenášejí elektricky nabité částice, kladně nebo záporně nabité ionty. Jejich pohybem dochází k přenosu hmoty a chemickým změnám. Ionty jsou proti elektronům větší, jejich pohyblivost je menší, takže i vodivost je nižší.
Vodivost a odpor vodiče Schopnost vodiče vést elektrický proud vyjadřuje veličina elektrická vodivost, což je převrácená hodnota elektrického odporu. Jednotkovou vodivost látky (vodivost 1 m vodiče o průřezu 1 m²) udává veličina konduktivita látky, převrácenou hodnotou (jednotkový odpor vodiče) udává veličina rezistivita látky.
Vodivost G, resp. odpor R vodiče lze z jeho vlastností vypočítat podle vztahu , resp. , kde σ je konduktivita vodiče, ρ je rezistivita vodiče, S je obsah průřezu vodiče, l je délka vodiče.
Závislost vodivosti a odporu na teplotě Vodivost, resp. odpor vodičů závisí na teplotě. S rostoucí teplotou klesá vodivost, resp. stoupá odpor vodičů. To lze vysvětlit tepelným pohybem těch částic ve vodiči, které se neúčastní elektrického proudu, ale brání volným nabitým částicím v jejich pohybu.
Změnu odporu ΔR na teplotě popisuje vztah , kde R0 je počáteční odpor vodiče, α je teplotní součinitel odporu, Δt je rozdíl teplot.
Závislost vodivosti a odporu na teplotě odlišuje elektrické vodiče od polovodičů, u kterých je tato závislost opačná.
Při ochlazení některých látek na teplotu blízkou absolutní nule dojde k jevu nazývanému supravodivost, kdy elektrický odpor náhle poklesne na nulu. Takové látky se nazývají supravodiče.
Zahřívání vodičů Každý vodič se průchodem elektrického proudu zahřívá, elektrická energie se mění na teplo (též Jouleovo teplo). Množství tepla Q se vypočte např. vztahem , kde R je odpor vodiče, t je čas, po který elektrický proud I protéká vodičem.
Aby se vodič příliš neohříval, neměla by hustota procházejícího proudu být vyšší než cca 4 A/mm² (u mědi a hliníku).
Používané materiály Dobré vodiče (s nízkou rezistivitou) se zahřívají málo, a nedochází tak k vysokým ztrátám energie. Jsou vhodné pro použití na výrobu přívodních vodičů a kabelů. Mezi dobré vodiče se řadí stříbro, měď, zlato a hliník.
V elektrotechnice se velmi často používá elektrotechnická (též elektrovodná) měď. ČSN 42 3000: Cu99,95 RCu ≦ 17,24 nΩ.m²/m při 20 °C ČSN 42 3001: Cu99,9E, RCu ≦ 17,86 nΩ.m²/m při 20 °C
Závislost odporu na teplotě: RCu(θ) = RCu·(234,5+θ)/(234,5+20), kde θ je teplota ve °C.
Vodiče s vysokou hodnotou měrného odporu se zahřívají významně a ve vodiči vzniká velké množství tepla. Takové vodiče se používají například jako topné spirály v tepelných elektrických spotřebičích. Někdy se též označují jako odporové vodiče. Existují i vodiče (uhlík, některé kovové slitiny), které se využívají v elektrotechnice jako součást kluzných kontaktů, přestože se vyznačují velkým odporem. Mezi takové vodiče patří nikelin, konstantan či nichrom. +LátkaSloženíρ [nΩ·m] (při 20 °C)α [10 −3K−1]CínSn1154,2HliníkAl284,9Konstantan54 % Cu, 45 % Ni, 1 % Mn490 −0,03MěďCu186,8Mosaz50–99 % Cu, Zn752–7Nichrom78 % Ni, 20 % Cr, 2 % Mn10800,2Nikelin67 % Cu, 30 % Ni, 3 % Mn4000,11OlovoPb2074,2PlatinaPt1103,9StříbroAg173,8TantalTa1553,8Uhlík (grafit)C330–1850 −6 až 12WolframW504,1ZlatoAu23,54ŽelezoFe986
Odkazy
Reference
Související články Kabel Elektrický proud v pevných látkách Polovodič Rezistivita Elektřina Elektrický izolant Elektrolyt
Externí odkazy
Kategorie:Elektromagnetismus Kategorie:Elektrotechnika