Clasificarea materialelor. Conductoare, izolatoare.

Inainte de a începe clasificarea acestora, vom aminti câteva noțiuni:

Conductivitatea electrică (σ) [S/m] (conductibilitatea electrică specifică) este mărimea fizică ce caracterizează capacitatea unui mediu/material de a permite transportul curentului electric atunci când exista o diferență de potențial (altfel spus, capacitatea de a permite mișcarea sarcinilor electrice aflate sub acțiunea unui câmp electric). Putem privi conductivitatea electrica ca raportul dintre densitatea curentului electric și câmpul electric. Ca și unitate de măsură vom ajunge la (A/m²) /(V/m) = [A/(V·m)] = [S/m].

(A/m²) reprezintă densitatea de curent, si (V/m) reprezintă câmpul electric.

Rezistivitatea electrica (ρ) este inversul conductivității electrice și reprezintă capacitatea unui mediu/material de a se opune trecerii curentului electric. [Ω·m]

Conductivitatea electrică si rezistivitatea electrică, menționate mai sus, sunt mărimi specifice (per unitatea de lungime – metru). Pentru a afla aceste mărimi raportate la diferite dimensiuni (secțiuni), vom utiliza rezistența electrică (R) si conductanța electrică (G).

Rezistența electrică, știm cu toții, se măsoară în ohm și poate fi calculată, dacă cunoaștem rezistivitatea electrică și dimensiunile materialului/conductorului nostru.

{\displaystyle R=\rho {\frac {\ell }{A}}\,\!}

conductanța este inversul rezistenței electrice,

{\displaystyle G={\frac {1}{R}}={\frac {I}{V}}}

I – curentul electric, V – diferența de potențial

{\displaystyle \mathrm {S} =\Omega ^{-1}={\dfrac {\mathrm {A} }{\mathrm {V} }}}

Ω este ohm, A este amper și V este volt

Bun, ne-am amintit noțiunile elementare, urmează clasificarea materialelor. De menționat faptul ca atunci când se discuta despre materiale bune conductoare, în general se discuta despre conductivitatea acestora si atunci cand auzim despre materiale izolatoare, vorbim despre rezistivitatea acestuia. De ce se procedează astfel ? Astfel încât o valoarea mai mare sa ne arata un material mai bun în funcție de interesul nostru (izolator sau conductor).

Sursa foto: qreferat.com

Un foarte bun conductor din punct de vedere electric este argintul, urmat de cupru, aur si aluminiu.Observăm faptul ca diferența intre cupru si aluminiu este semnificativă, cuprul având o conductivitate de aproape 2 ori mai mare decât aluminiul. Din punct de vedere economic, cupru este de aproximativ 3 ori mai scump.  Aurul si argintul sunt destul de rar utilizate in domeniul electricității, mai ales in cel transportului de energie electrica. Cel mai bun conductor din punct de vedere electric, studiat recent, este grafenul, având o conductivitate 1.00×10−8 S/m.

Unul dintre cele mai bune izolatoare este aerul, având o conductivitate de ordinul 10−14 S/m, rezistivitate 1014 Ω·m.

Un foarte bun izolator electric este PET (Polietilenă tereftalat⁠) ajungând la o rezistivitate 1021 Ω·m.

Intre cele două categorii menționate, conductoare si izolatoare, există si semiconductoarele cu o conductivitate situată intre materialele izolatoare si cele conductoare, printre acestea amintim germaniu, siliciu, apa sărată.

Concluzii:

1. Prin orice material poate circula curentul electric supus unei diferențe de potențial, chiar și prin aer sau sticlă, doar ca acest curent are o intensitate extrem de mică comparativ cu materialele conductoare.

2. Aerul poate fi în multe situații cel mai ieftin izolator din punct de vedere electric.

3. A nu se face confuzie intre rezistența (rezistivitatea) electrică si rigiditatea dielectrică a unui material. Asa cum s-a menționat, rezistivitatea este proprietatea de a nu permite trecerea curentului electric. Despre rigiditatea dielectrică, vom discuta intr-un alt articol, aceasta fiind valoarea maximă a intensității câmpului electric [kV/cm]  la care poate fi supus un material fără a fi străpuns – de către un arc electric.

info: despre rigiditatea dielectrica aici



1 Comment

  • Mimi Goanta mai 7, 2017 at 9:28 pm

    Foarte explicit materialul!!!!!!

    Reply

Leave a Comment