In der Physik und Elektrotechnik ist ein Leiter ein Material, das bewegliche elektrische Anklagen enthält. In metallischen Leitern wie Kupfer oder Aluminium sind die beweglichen beladenen Partikeln Elektronen (sieh elektrische Leitfähigkeit). Positive Anklagen können auch, wie der cationic Elektrolyt (E) einer Batterie oder die beweglichen Protone des Protonenleiters einer Kraftstoffzelle beweglich sein. Im allgemeinen Gebrauch ist der Begriff "Leiter" mit der "Leitung austauschbar." Isolatoren führen Materialien mit wenigen beweglichen Anklagen nicht, und die nur unbedeutende elektrische Ströme unterstützen.

Physik

Alle Leiter enthalten elektrische Anklagen, die sich bewegen werden, wenn ein elektrischer potenzieller Unterschied (gemessen in Volt) über getrennte Punkte auf dem Material angewandt wird. Dieser Fluss der Anklage (gemessen in Ampere) ist, was durch den elektrischen Strom gemeint wird. In den meisten Materialien ist der direkte Strom zur Stromspannung proportional (wie bestimmt, durch das Gesetz des Ohms), vorausgesetzt dass die Temperatur unveränderlich bleibt und das Material in derselben Gestalt und Staat bleibt.

Die meisten vertrauten Leiter sind metallisch. Kupfer ist das allgemeinste für die elektrische Verdrahtung verwendete Material (sieh Hauptartikel: Kupferleitung und Kabel). Silber ist der beste Leiter, aber es ist teuer. Weil Gold nicht korrodiert, wird es für Qualitätsboden-Boden-Kontakte verwendet. Jedoch gibt es auch viele nichtmetallische Leiter, einschließlich des Grafits, der Lösungen von Salzen und des ganzen plasmas. Es gibt sogar leitende Polymer. (Sieh elektrische Leitfähigkeit für weitere Informationen über den physischen Mechanismus für den Anklage-Fluss in Materialien).

Alle Nichtsuperleiten-Materialien bieten etwas Widerstand an und erwärmen sich während elektrischer Ströme. Das richtige Design eines elektrischen Leiters zieht die Temperatur des Leiters sowie den Wert des elektrischen Stroms in Betracht. Die Bewegung von Anklagen schafft ein elektromagnetisches Feld um den Leiter, der eine mechanische radiale quetschende Kraft auf den Leiter ausübt. Die aktuelle Tragfähigkeit eines Leiters wird durch seine Fähigkeit beschränkt, Hitze zu zerstreuen. Diese Wirkung ist in gedruckten Stromkreisen besonders kritisch, wo Leiter relativ klein sind und eng miteinander, und innerhalb einer Einschließung: Die erzeugte Hitze kann die Spuren schmelzen.

Thermisches und elektrisches Leitvermögen geht häufig zusammen. Zum Beispiel veranlasst das Meer von Elektronen die meisten Metalle, sowohl als elektrische als auch thermische Leiter zu handeln. Jedoch sind einige nichtmetallische Materialien praktische elektrische Leiter, ohne gute Thermalleiter zu sein.

Leitungsgröße

Leitungen werden durch ihre böse Abteilung gemessen. In vielen Ländern wird die Größe in Quadratmillimetern ausgedrückt. In Nordamerika werden Leiter durch das amerikanische Leitungsmaß für kleinere und Rundschreiben mils für größere gemessen.

Leiter-Materialien

Kupfer hat ein hohes Leitvermögen. Ausgeglühtes Kupfer ist der internationale Standard, mit dem alle anderen elektrischen Leiter verglichen werden. Der Hauptrang von Kupfer, das für elektrische Anwendungen, wie Gebäude der Leitung, Motors windings, Kabel und busbars verwendet ist, ist Kupfer des elektrolytisch-zähen Wurfs (ETP) (CW004A oder ASTM Benennung C100140). Dieses Kupfer hat ein elektrisches Leitvermögen von mindestens 101 % IACS (Internationaler Ausgeglühter Kupferstandard). Wenn hohes Leitvermögen-Kupfer geschweißt oder hartgelötet oder in einer abnehmenden Atmosphäre verwendet werden muss, dann kann hohes Leitvermögen-Kupfer ohne Sauerstoff (CW008A oder ASTM Benennung C10100) verwendet werden. Wegen seiner Bequemlichkeit der Verbindung durch das Löten oder das Festklemmen ist Kupfer noch die allgemeinste Wahl für die meisten Leitungen des leichten Maßes.

Silber ist leitender als Kupfer, aber erwartet, es zu kosten, ist in den meisten Fällen nicht praktisch. Jedoch wird es in der Spezialausrüstung, wie Satelliten, und als ein dünner Überzug verwendet, um Hautwirkungsverluste an hohen Frequenzen zu lindern.

Aluminiumleitung, die 61 % des Leitvermögens von Kupfer hat, ist im Gebäude der Verdrahtung für seine niedrigeren Kosten verwendet worden. Durch das Gewicht hat Aluminium höheres Leitvermögen als Kupfer, aber es hat Eigenschaften, die Probleme, wenn verwendet, verursachen, um Verdrahtung zu bauen. Es bildet ein widerspenstiges Oxyd innerhalb von Verbindungen, Terminals von telegrafierenden Geräten veranlassend, zu heizen. Aluminiumdose "kriecht", langsam unter der Last deformierend, schließlich Gerät-Verbindungen veranlassend, sich zu lockern, und hat auch einen verschiedenen Koeffizienten der Thermalvergrößerung im Vergleich zu den für Verbindungen verwendeten Materialien. Das beschleunigt das Lösen von Verbindungen. Diese Effekten können durch das Verwenden von telegrafierenden Geräten vermieden werden, die für den Gebrauch mit Aluminium genehmigt sind.

Aluminiumleitungen, die für die niedrige Spannungsverteilung, wie begrabene Kabel und Dienstfälle verwendet sind, verlangen Gebrauch von vereinbaren Steckern und Installationsmethoden zu verhindern, an Gelenken zu heizen. Aluminium ist auch das allgemeinste Metall, das in Hochspannungsübertragungslinien in der Kombination mit Stahl als Strukturverstärkung verwendet ist.

Eloxierte Aluminiumoberflächen sind nicht leitend. Das betrifft das Design von elektrischen Einschließungen, die verlangen, dass die Einschließung elektrisch verbunden wird.

Leiter ampacity

Der ampacity eines Leiters, d. h. des Betrags des Stroms, den es tragen kann, ist mit seinem elektrischen Widerstand verbunden: Ein Leiter des niedrigeren Widerstands kann einen größeren Wert des Stroms tragen. Der Widerstand wird abwechselnd durch das Material bestimmt, das der Leiter von (wie beschrieben, oben) und die Größe des Leiters gemacht wird. Für ein gegebenes Material haben Leiter mit einer größeren Querschnittsfläche weniger Widerstand als Leiter mit einer kleineren Querschnittsfläche.

Für bloße Leiter ist die äußerste Grenze der Punkt, an dem gegen den Widerstand verlorene Macht den Leiter veranlasst zu schmelzen. Beiseite von Sicherungen werden die meisten Leiter in der echten Welt weit unter dieser Grenze jedoch bedient. Zum Beispiel wird Haushaltsverdrahtung gewöhnlich mit der PVC-Isolierung isoliert, die nur abgeschätzt wird, um zu ungefähr 60 °C deshalb zu funktionieren, muss der Strom in solchen Leitungen beschränkt werden, so dass es nie den Kupferleiter über 60 °C heizt, eine Gefahr des Feuers verursachend. Anderer kann teurere Isolierung wie Teflon oder Glasfaser Operation bei viel höheren Temperaturen erlauben.

Der amerikanische Leitungsmaß-Artikel enthält einen Tisch, zulässigen ampacities für eine Vielfalt von Kupferleitungsgrößen zeigend.

Isotropie

Wenn ein elektrisches Feld auf ein Material angewandt wird, und der resultierende veranlasste elektrische Strom in derselben Richtung ist, wie man sagt, ist das Material ein isotropischer elektrischer Leiter. Wenn der resultierende elektrische Strom in einer verschiedenen Richtung vom angewandten elektrischen Feld ist, wie man sagt, ist das Material ein anisotropic elektrischer Leiter.

Bibliografie

Das Wegbahnen und historische Bücher

• William Henry Preece. Auf Elektrischen Leitern. 1883.
• Oliver Heaviside. Elektrische Papiere. Macmillan, 1894.

Nachschlagewerke

• Jährliches Buch von ASTM Standards: Elektrische Leiter. Amerikanische Gesellschaft für die Prüfung und Materialien. (jedes Jahr)
• IET Telegrafierende Regulierungen. Einrichtung für die Technik und Technologie. wiringregulations.net

Links

• BBC: Schlüsselbühne 2 Bitesize: Elektrische Leiter
• GSU: Hyperphysik: Leiter und Isolatoren

Siehe auch

• Spezifischer Widerstand
• Anklage-Übertragungskomplex
• Stopfen Sie Leiter
• Supraleitfähigkeit
• Halbleiter