Conductor elèctric

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca
Cables conductors elèctrics separats per aïllants i posats dins d'un tub (més aïllant)

Un conductor elèctric és un material físic que permet amb facilitat el trànsit de càrregues elèctriques pel seu interior. Els metalls (or, coure, plata, alumini, ferro, zinc, etc.) són especialment bons conductors, però també ho són l'aigua, la terra o el cos humà. En funció del tipus de càrrega que es mou es poden considerar dos tipus de conductors: els més habituals són aquells als que les càrregues que es mouen són els electrons, amb càrrega negativa, però també hi ha d'altres conductors que poden portar càrrega positiva en forma d'ions, com en el cas de l'electròlit de les bateries elèctriques.

Els conductors metàl·lics es caracteritzen per la presència d'electrons lliures a la capa de valència dels àtoms de la xarxa cristal·lina i la seva conductivitat pot ser interpretada a partir del model de l'enllaç metàl·lic.

Generalitats[modifica | modifica el codi]

Nota: El següent només és aplicable al corrent continu. En el cas del corrent altern hi ha variacions de la direcció del voltatge i el corrent que provoquen l'aparició d'altres fenòmens com la inductància i la capacitància.

Tots els conductors contenen càrregues elèctriques que es poden moure quan hi ha una diferència de potencial elèctric, que es mesura en volts, entre punts separats del material. Aquest flux de càrregues, que es mesura en amperes, és el que coneixem com a corrent elèctric. A molts materials, seguint la llei d'Ohm, la quantitat de corrent és proporcional al voltatge amb unes condicions de temperatura constant i sense variacions a la forma i estat del material conductor. La relació entre el voltatge i el corrent és el que anomenem resistència elèctrica entre els punts entre el que hi ha la diferència de potencial, que es mesura en ohms. La resistència al llarg d'una massa i forma determinades d'un material a una temperatura donada és el que s'anomena resistivitat del material. Les inverses de la resistència i la resistivitat són, respectivament, la conductància i la conductivitat.

Cable elèctric de coure protegit per una coberta exterior de plàstic

Els materials conductors més habituals i coneguts són els metalls, essent el coure el més utilitzat per als cables elèctrics i l'or quan es necessiten contactes de gran qualitat. Tanmateix hi ha molts materials no metàl·lics que són bons conductors, com el grafit, les solucions salines i tots els plasmes. Vegeu conducció elèctrica per a més informació sobre el mecanisme físic del flux de càrregues als materials.

Els materials no conductors no tenen càrregues movibles i, per tant, presenten una resistència al flux del corrent elèctric que causa la generació de calor. De fet, tots els materials presenten alguna resistència i generen una certa quantitat de calor quan hi ha un flux de càrregues elèctriques al seu través. Per tant, el disseny d'un conductor elèctric ha de tenir en consideració la quantitat de calor que es generarà per a una quantitat màxima de corrent per tal de prevenir danys. El moviment de les càrregues també crea un camp electromagnètic al voltant del conductor que exerceix una força mecànica radial que comprimeix el conductor. Un conductor d'un determinat material i volum (longitud i secció) no té un límit real respecte a la quantitat de corrent que el pot travessar sense ser destruït si és possible fer desaparèixer la calor generada i pot resistir les forces radials. El problema de la calor és especialment crític en el cas dels circuit impresos, on els conductors són relativament petits, molts propers els uns dels altres i són tancats en contenidors o caixes, de manera que la calor que es produeix pot produir la fosa de les pistes si no s'extreu.

Tots els conductors presenten una certa resistència al moviment de les càrregues elèctriques i tots els aïllants deixen passar una certa quantitat de corrent, per tant no hi ha una línia teòrica que divideixi els materials entre conductors i aïllants. Tanmateix hi ha una gran distància entre la conductància dels materials que poden transportar un corrent útil a voltatges normals i els que només poden ser travessats per una quantitat negligible de corrent, per tant, l'existència de les categories aïllant i conductor si que té una utilitat pràctica.

La conductivitat tèrmica i la conductivitat elèctrica es presenten sovint plegades, molts metalls són bons conductors tant de l'electricitat com de la calor. Però hi ha materials que són bons conductors elèctrics sense ser bons conductors de la calor.

Vegeu també[modifica | modifica el codi]

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Conductor elèctric Modifica l'enllaç a Wikidata