Elektrický vodič

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání
Tento článek pojednává o elektricky vodivé látce. O elektrotechnickém výrobku z takové látky pojednává článek Vodič (elektrotechnický výrobek).
Elektrický vodič

Elektrický vodič je látka, která vede elektrický proud. Elektrický vodič musí obsahovat volné částice s elektrickým nábojem, nejčastěji elektrony, příp. kladné nebo záporné ionty. Lze také definovat jako látka s rezistivitou pohybující se mezi 10−6 a 10−8 Ωm.

V elektrotechnice se slovem vodič také rozumí vodivý drát, kabel, pásek nebo lanko, které se použijí pro vodivé propojení součástek v elektrickém obvodu.

Dělení vodičů[editovat | editovat zdroj]

Podle mechanismu vedení elektrického proudu dělíme vodiče na 2 skupiny :

  • vodiče 1. řádu (kovy a uhlík ve formě grafitu)
El. proud přenáší volné elektrony. Vodiče se při průchodu el. proudu chemicky nemění
  • vodiče 2. řádu (roztoky a taveniny iontových solí = elektrolyty)
Proud přenášejí el. nabité částice zvané 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[editovat | editovat zdroj]

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 G = \sigma\frac{S}{l}, resp. R = \rho \frac {l}{S}, kde σ je konduktivita vodiče, ρ je rezistivita vodiče, S je obsah průřezu vodiče, l je délka vodiče.

Závislost vodivosti a odporu na teplotě[editovat | editovat zdroj]

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 \Delta R = R_0 \alpha \Delta t , 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 odpor náhle poklesne na nulu. Takové látky se nazývají supravodiče.

Zahřívání vodičů[editovat | editovat zdroj]

Každý vodič se průchodem elektrického proudu zahřívá, elektrická energie se mění na teplo, které se nazývá Jouleovo teplo. Množství tepla Q se vypočte např. vztahem Q = R . I^2 . t, kde R je odpor vodiče, t je čas, po který elektrický proud I protéká vodičem.

Dobré vodiče[editovat | editovat zdroj]

Dobré vodiče (s velkou vodivostí, resp. malým odporem) se zahřívají málo, nedochází k velkým ztrátám elektrické energie. Je vhodné je použít např. na přívodní vodiče.

Mezi dobré vodiče patří:

látka rezistivita [nΩ·m] při 20 °C
stříbro 15.87
měď 16.78
zlato 22.14
hliník 28.2

V elektrotechnice se velmi často používá elektrotechnická měď.

  • ČSN42001 E Cu 99,9 RCu = 0,01786 Ω.mm²/m
  • ČSN42002 E Cu 99,9 RCu = 0,01724 Ω.mm²/m při 20 °C

Závislost odporu na teplotě: RCu(θ) = RCu·(234,5+θ)/(234,5+20), kde θ je teplota ve °C.

Nevhodné vodiče[editovat | editovat zdroj]

Špatné vodiče (s malou vodivostí, resp. velkým odporem) se zahřívají hodně, ve vodiči vzniká velké množství tepla. Takové vodiče se používají např. jako topné spirály v tepelných elektrických spotřebičích. Někdy se též označují jako odporové vodiče.

Mezi špatné vodiče patří:

látka rezistivita [10−6 Ω.m]
nikelin 0,38 – 0,42
konstantan 0,50
chromnikl 1,1
uhlík 60

Související články[editovat | editovat zdroj]