Električni vodič

Materije sa labavo vezanim elektronima u vanjskim (obično nepotpunim) elektronskim ljuskama (putanjama), tzv. slobodnim elektronima, koji mogu preskakati s atoma na atom. Električni vodiči su dakle materijali u kojima postoje slobodni nositelji električnog naboja, pa zbog toga dobro vode električnu struju.

Slobodni nositelji električnog naboja mogu se gibati pod utjecajem električnog polja koje u vodiču nastaje kada se na njega dovede električni napon, a usmjereno gibanje tih nositelja je pojava koja se zove električna struja.

Najčešći vodiči su metali, koji se međutim i međusobno znatno razlikuju po stupnju provodljivosti. Vodljivost je suprotan pojam od tzv. električne otpornosti, kojom se izražava stupanj otpornosti koju materijal pruža prolasku električne struje.

Tabela i slika daju usporedbu specifičnih vodljivosti najčešće korištenih materijala u elektrici i elektronici, pri 20°C

Struju najbolje provodi srebro, a zatim bakar koji je međutim znatno jeftiniji. Kada nije bitan obujam, već samo cijena i masa vodiča, kao npr. kod dalekovoda, koristi se aluminij. Kako su pored vodljivosti često važna i neka kemijska ili mehanička svojstva vodiča koriste se i mnoge druge kovine i njihove slitine, npr. zlato, platina, cink, živa, mjed, bronca, čelik.

Dobru provodljivost imaju i neke otopine, no mehanizam prijenosa električnog naboja u otopinama (koje zovemo elektrolitima) bitno se razlikuje od mehanizma premještanja elektrona u čvrstim tvarima i može biti vrlo kompliciran.

Na kraju, postoje materije, koje mijenjaju vodljivost zavisno o raznim uvjetima, a među njima najpoznatiji su tzv. poluvodiči. To su posebne vrste materijala na bazi kemijskih elemenata silicija ili germanija, koji mijenjaju provodljivost zavisno o naponu koji se privodi jednoj od na njih priključenih elektroda.

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.

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

[uredi] Provodnici

Razne vrste golih ili izoliranih žica i kablova za električne instalacije, trolejvodove 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.

Provodnici se u tehnici javljaju kao:

• goli provodnici

• • trolejvodovi (za oduzimanje energije za pogon lokomotiva, tramvaja, dzalica i dr.) posebno oblikovanog, standardiziranog presjeka za pojedine namjene.
  • gola bakrena žica (za razvodne kutije, elektroničke uređaje, električne peći i sl.)

• izolirani provodnici (kablovi)

• • lak-žica (lakom izolirana bakrena žica) za motanje manjih transformatora, zavojnica i sl.
  • kablovi s gumenom izolacijom (sa ili bez vanjsko0g zaštitnog opleta od pamuka, čelične žice ili trake, )
  • 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 savijanja, npr. za automobile, perilice i sl.)

Posebne su izvedbe za viši i visoki napon.

Sve izvedbe, kao i sustav označavanja, dopuštena mehanička i strujna opteretivost, maksimalni provjes zračnih vodova i dr., standardizirani su.

[uredi] Strujna opteretivost provodnika

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).

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  :

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.

[uredi] poveznice

• građa materije
• izolator