Provodnici
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 28

PROVODNICI PowerPoint PPT Presentation


  • 290 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Е lektrotehni č ki fakultet, Beograd Materijali u elektrotehnici. PROVODNICI.

Download Presentation

PROVODNICI

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Provodnici

Еlektrotehnički fakultet, Beograd

Materijali u elektrotehnici

PROVODNICI


Provodnici

Provodnici su materijali bez energetskog procepa (valentna i provodna zona ili se preklapaju, ili je valentna zona delimično popunjena na T = 0K), sa specifičnom električnom otpornošću u opsegu 10−8 – 10−6 Ωm.

Prema nosiocima naelektrisanja, provodnici mogu biti provodnici prvog reda (metali i njihove legure, sa elektronima kao nosiocima naelektrisanja) ili provodnici drugog reda (elektroliti, sa jonima kao nosiocima naelektrisanja).

Kada su potrebne veće podužne dimenzije provodnih materijala, oni se gotovo isključivo koriste u polikristalnom stanju. Tehnologija mehaničke i termičke obrade suštinski određuje mehanička svojstva ovih polikristalnih materijala.

Metali i njihove legure mogu da se grupišu u četiri najvažnije grupe:- metali velike provodnosti- metali male provodnosti- otporne legure- specijalni provodni materijali

Metali velike provodnosti (bakar Cu, aluminijum Al, srebro Ag, i zlato Au) imaju najmanju specifičnu električnu otpornost(ρ ~10−8 Ωm) i zato se koriste za izradu provodnika.

Metali male provodnosti (nikl, Ni, gvožđe, Fe, kalaj, Sn, olovo, Pb, molibden, Mo, volfram, W, platina, Pt, cink, Zn, itd.) imaju specifičnu električnu otpornost ~ 10−7 Ωm i posebne primene u elektrotehnici.

Otporne legure (kantal, cekas, manganin, konstantan, itd.) od svih provodnika imaju najveću specifičnu električnu otpornost (ρ ~ 10−6 Ωm), zbog čega se koriste za izradu grejača i otpornika.

Specijalni provodni materijali su oni koji se koriste u izradi nelinearnih otpornika, termoelektričnih spregova, lemova, topljivih osigurača, električnih kontakata i galvanskih elemenata i akumulatora.


Provodnici

Za razliku od poluprovodnika, provodni nosioci u metalima su samo elektroni, koji se ponašaju kao elektronski gas u koji je potopljena kristalna rešetka metalnih katjona. Izraz za specifičnu električnu otpornost (ρ) metala dat je relacijom:

gde je σ specifična električna provodnost, n koncentracija provodnih elektrona, a μn njihova pokretljivost u metalu.S obzirom na to da je koncentracija provodnih elektrona praktično temperaturski konstantna (jer su svi valentni elektroni već slobodni, a oni iz dubljih elektronskih ljuski se teško jonizuju pri nižim temperaturama), to je temperaturska zavisnost ρ(T) posledica isključivo zavisnosti μn(T). Iz tog razloga se u metalima ne koristi koncentracija elektrona za analizu temperaturske zavisnosti specifične električne otpornosti, kako je to bio slučaj kod poluprovodnika, već je temperaturska zavisnost ρposledicaisključivo promene pokretljivosti elektrona sa temperaturom.


Provodnici

ρz

~ 10 K ~ 100 K

Zavisnost specifične električne otpornosti provodnika od temperature


Provodnici

Na dijagramu se uočavaju četiri karakteristična temperaturska opsega.

U opsegu I specifična električna otpornost je praktično konstantna, pošto su pri vrlo niskim temperaturama (< 10 K) vibracije jona kristalne rešetke zanemarljivo male. Minimalna vrednost specifične električne otpornosti metala naziva se zaostala specifična električna otpornost (ρz), i potiče od rasejavanja elektrona na primesama, nečistoćama i drugim nesavršenostima kristalne rešetke. Vrednost ρzzavisi od hemijske čistoće metalnog provodnika, vrste i koncentracije defekata. Pri vrlo niskim temperaturama, promena temperature neznatno utiče na nesavršenostikristalne rešetke, pa je ρ = ρz = const. Ukoliko metalni provodnik sadrži više defekata bilo kog tipa, njegova će ρz biti veća, a samim tim i električna otpornost na bilo kojoj povišenoj temperaturi.

U opsegu II (10 K - 100 K), zbog temperaturski zavisnog fononskog mehanizma rasejavanja elektrona, specifična električna otpornost raste po zakonu T5, a u opsegu III (> 100 K) srazmerna je sa T. Ova linerana oblast je najčešće i oblast primene metalnih provodnika u elektrotehnici. U toj oblasti važi relacija:

gde je βt temperaturski sačinilac električne otpornosti.

Sa dijagrama se uočava da se različiti mehanizmi rasejavanja elektrona (na primesama i na fononima) superponiraju, što se naziva Matisenovimpravilom.U opsegu IV, u okolini temperature topljenja, promena ρ(T) odstupa od linearne zavisnosti, gde posle topljenja metala i prelaska u amorfno stanje nastaje skokovita promena specifične električne otpornosti, uz dalji blag porast.Kod provodnika kod kojih se pri topljenju povećava zapremina opaža se skokoviti porast, dok se kod onih kod kojih se zapremina smanjuje uočava skokovito opadanje specifične električne otpornosti na temperaturi topljenja. Ovo se tumači činjenicom da sa povećanjem gustine provodnik postaje izotropnija sredina za talase provodnih elektrona, koji se zato slabije rasejavaju.


Provodnici

Zavisnost specifične električne otpornosti bakra u funkciji težinskih procenata različitih primesa. Primesna (zaostala) specifična električna otpornost bakra raste približno linearno sa dodatkom bilo kog elementa(pa i srebra, koje je bolji provodnik), što je posledica narušavanja kristalne strukture i unošenjacentara rasejanja provodnih elektrona.

Kriterijum određivanjakoncentracije primesa i defekata u materijalu: merenjem odnosa specifične električne otpornosti nasobnoj temperaturi i temperaturi tečnog helijuma, ρ(293 K) / ρ(4,2 K). Ako je ovaj odnos veći od 100, materijalse smatra komercijalno čistim.Kodspektroskopski čistog materijala ovaj odnos dostiže i 105, dok je kodlegura izrazito mali (oko 2).


Provodnici

Metali velike provodnosti

Najznačajniji materijali za energetiku su metali velike provodnosti, pre svega zbog izrade žica izolovanih provodnika i kablova, kao i vazdušnih vodova, bez kojih je nemoguće i zamisliti današnju industriju, domaćinstva i svakodnevni život. Njihov značaj je ogroman i u elektronici zbog izrade provodnih veza u obliku žica i tankih slojeva, takođe sa ogromnim uticajem na svakodnevni život.

U tablelisu date uporedne karakteristike važnijih parametara bakra (Cu), aluminijuma (Al), srebra (Ag) i zlata (Au), zbog kojih ovi materijali imaju tako široku primenu.


Provodnici

Najmanju specifičnu električnu otpornost ima srebro (Ag), ali su ipak za izradu provodnih žica značajniji Cu i Al, pre svega zbog niže cene.

Sa stanovišta provodnih svojstava Cu je bolji materijal od Al (iako je bakar jednovalentan, a aluminijum trovalentan), zbog čega se polutvrdi i tvrdi bakar pretežno koriste za izradu provodnih žica u izolovanim niskonaponskim kablovima i provodnicima (radnog napona nižeg od 1 kV), a meki bakar za izradu namotaja u električnim mašinama i aparatima.

Ipak, zbog niže cene Al se sve više primenjuje u izradi podzemnih energetskih kablova (napona višeg od 1 kV), a zbog znatno manje gustinei za izradu vazdušnih vodova dalekovoda (izloženih mehaničkom naprezanju).

Iako su čvrstoća i tvrdoća (otpornost na utiskivanje ili prodor) veći kod Cu, legura aluminijuma, aldrej, dostiže zadovoljavajuću čvrstoću za izradu vazdušnih vodova, mada se u tu svrhu koriste i polutvrdi i tvrdi bakar, kao i legure Cu (pre svega bronze, sa nekoliko % Sn (kalaja), Mn, Cd, Zn).

Legure Cu sa cinkom (Zn) su mesinzi (oznake Ms, uz koju se stavlja dvocifreni broj koji označava sadržaj Cu, npr. Ms58). Mesing ima veću čvrstoću i istegljivost od bakra, kao i otpornost na koroziju, zbog čega se koristi za izradu provodnih delova grla, utikača, osigurača, stezaljki, priključnica itd.


Provodnici

U mikroelektronici se do nedavno više koristio Al, za izradu tankih žica (najčešće 25 μm u prečniku) i provodnih slojeva, zbog odlične mehaničke čvrstoće veza Al-SiO2, kao i zbog formiranja neusmeračkih (omskih) kontakata na izvodnim spojevima Al-Si (odeljak D.3.2. u knjizi). Nedostatak aluminijuma je niža temperatura topljenja (tt = 660°C), što postavlja određena ograničenja u MOS tehnologiji Si-integrisanih kola.

p+-n+

p+-p

p+-n (p+-n+-n)

(kao n+ tip)


Provodnici

Danas se u mikroelektronici, zbog manje električne otpornosti i zato veće brzine rada, za izradu tankih žica i provodnih slojeva sve više koristi Cu, dok se za specijalna integrisana kola, pouzdanijih karakteristika, za izradu tankih žica koristi i Au.

Za izradu superprovodnih multivlaknastih žica koriste se kompozitne strukture sa metalnom matricom (bronza, Cu, Al, Ag) koja obezbeđuje mehničku čvrstoću i efikasno hlađenje rashladnim agensom (tečni He, ili tečni N2).Hlađenju veoma doprinosi visoka specifična toplotna provodnost ovih materijala, koja pri velikim magnetnim poljima u superprovodnoj žici čak postaje veća za Al nego za Cu (suprotno situaciji pri slabim poljima).


Provodnici

Metali male provodnosti i otporni materijali

Metali male električne provodnosti obuhvataju sve metale, sa izuzetkom Cu, Al, Ag i Au, od kojih imaju desetak puta veću specifičnu električnu otpornost (ρ~ 10-7Ωm). U otporne materijale se ubrajaju i metalne legure i nemetalni materijali sa specifičnom otpornošću ρ~ 10-6Ωm.

Metali male provodnosti imaju specijalne primene: zagrevna vlakna i trake (W, Mo, Pt...), termoparovi (Pt, Ir, W, Mo...), lemovi (Pb, Sn, Zn...), topljivi osigurači (Pb, Sn, Pt...), električni kontakti (W, Mo, Ni...), elektrode galvanskih elemenata akumulatora (Zn, Fe, Pb, Ni, Cd, Li, Na...), magnetni materijali (Fe, Ni, Co...), superprovodni materijali (Nb, Sn, Ti, Pb, Ta, La...), provodne i otporne paste i slojevi u hibridnim integrisanim kolima (Ti, Ta, Pd, Pt, Nb...).

Otporni materijali se prema upotrebi dele na: materijale za regulacione i obične tehničke otpornike, materijale za precizne otpornike i materijale za zagrevne elemente. Zahtevi koje treba da zadovolje karakteristike ovih materijala je što veća specifična električna otpornost (ρ), što manji temperaturski sačinilac specifične električne otpornosti (βt), što viša temperatura topljena (tt), odnosno radna temperatura (tr) i što veća otpornost na koroziju.


Provodnici

Otpornicisu najčešće korišćene komponente elektronskih uređaja, pomoću kojih se u pojedinim granama električnih kola uspostavljaju potrebne struje i potrebni padovi napona. U elektrotehnici se otpornici mogu podeliti na više načina:(1) stalni, promenljivi (potenciometri), nelinearni otpornici; (2) slojni, masivni, žičani, čip-otpornici.

Najmanji temperaturski sačinilac specifične električne otpornosti (βt) ima legura manganin, i zato se koristi za izradu preciznih laboratorijskih otpornika. Međutim, zbog niske radne temperature (tr<200 oC), ne koristi se za izradu regulacionih i običnih tehničkih otpornika za koje se koristi legura konstantan, sa znatno višom radnom temperaturom(tr<500 oC) i nešto većim βt . Zbog mogućeg negativnog βt, konstantan može da se koristi i za temperatursku kompenzaciju žičanih otpornika.

Od nemetalnih materijala za izradu regulacionih i običnih tehničkih otpornika koristi se i grafit (C) i oksidi nekih metala (SnO2, Bi2Ru2O6, Pb2Ru2O6).


Provodnici

Šematski izgled nekoliko tipova otpornika: (a) slojni (cilindrični); (b) slojni (spiralni); (c) masivni (cilindrični); (d) žičani (cilindrični); (e) žičani kružni (potkovičasti) potenciometar; (f) slojni kružni (potkovičasti) potenciometar; (g) čip otpornici.


Provodnici

Simboli na električnim šemama: (a) stalnog otpornika (levo američki, desno evropski simbol); (b) potenciometra (levo) i trimer potenciometra (desno); (c) nelinearnih otpornika: fotootpornika (levo), NTC (u sredini) i PTC (desno).


Provodnici

Zagrevni elementi se izrađuju od otpornih materijala koji imaju znatno višu radnu temperaturu (tr), ekstremnu otpornost na koroziju, veliku specifičnu električnu otpornost (ρ) i što nižu cenu.

Grejačise prave u obliku žica i traka (različitih preseka) visokootpornih metalnih legura: kantala (Fe-Cr-Al-Co), cekasa (Ni-Cr-Fe), cekasa ekstra (Fe-Cr-Al) i hromela (Ni-Cr), mada se izbegavaju legure sa sadržajem Ni zbog visoke cene.

Od nemetalnih materijala koriste se silicijum-karbid (SiC), molibden-karbid (MoC) i grafit (C) koji mogu raditi i na znatno višim temperaturama od metalnih (do 2500 oC).

Specijalni zagrevni elementikoriste se u sijalicama (W), pećima (Mo, W, Pt), katodama vakuumskih cevi (W, Mo), sa elementarnim otpornim materijalima,iakoimaju više od deset puta manje ρ i oko sto puta veće βt. Pri tome je neophodno sa W i Mo raditi u zaštitnoj, inertnoj atmosferi, što poskupljuje eksploataciju, a što nije potrebno sa Pt, koja ne oksidiše. Ovi elementi imaju visoke radne temperature, više od 1000oC, a posebno W (tr< 2500oC).


Provodnici

Specijalni provodni materijali

U grupu specijalnih provodnih materijala ubrajaju se:

  • nelinearni otpornici

  • materijali za termoparove (termoelektrične spregove)

  • materijali za lemove

  • materijali za topljive osigurače

  • materijali za kontakte

  • materijali za elektrohemijske izvore (galvanske elemente i akumulatore)

    Nelinearni otpornici se primenjuju u raznim elektronskim uređajima. Njihova otpornost se nelinearno menja u funkciji temperature (termistori), električnog polja (varistori), svetlosti (fotootpornici).


Provodnici

Termistoriimaju otpornost koja se sa porastom temperature ili veoma smanjuje (tzv. NTC termistori) ili povećava (tzv. PTC termistori ili pozistori). NTC termistori se prave od oksida prelaznih metala (TiO2, Co2O3, Al2O3, NiO, ZnO,Mn2O3, Cr2O3...). PTC termistori se prave od BaTiO3 kome se dodaje 0,1-0,3% La, Y ili Nb (čime se specifična električna otpornost izolacionog barijum-titanata smanji sa 109 na 10-1Ωm). I NTC i PTC termistori prave se presovanjem smeša pomenutih prahova i vezivnih masa, koje se zatim sinteruju na visokim temperaturama (~1400oC) u specijalnim pećima. NTC termistori se koriste za temperatursku stabilizaciju običnih otpornika (koji su u osnovi PTC tipa), a PTC termistori za ograničavanje struje pri zaštiti motora, telefonskih linija, za demagnetizaciju TV kolornih katodnih cevi itd.

Otporni termometri najčešće se izrađuju od platine, u vidu žičanih namotaja ili filmova debljine ~ 1μm nanetih na izolatorsku podlogu. Za razliku od termistora, mogu da se koriste u širokim temperaturskim opsezima. Najčešće korišćen otponi senzor temperature je Pt100, sa nominalnom otponošću od 100 Ω na 0oC, i nominalnom osetljivošću od 0,385 Ω/oC.


Provodnici

Varistorisu nelinearni otpornici čija se otpornost izrazito nelinearno menja promenom dovedenog električnog polja. Dobijaju se sinterovanjem prahova ZnO sa aditivima, a ranije su pravljeni od SiC. Na slici su prikazane radne E-J karakteristike ZnO i SiC varstora. Zbog konstantnog električnog polja (E), odnosno napona, u širokom opsegu promene gustine električne struje (J), varistori se koriste kao ograničavači napona u električnim uređajima različite namene.

Karakteristike ZnO i SiC varistora


Provodnici

Fotootpornici su načinjeni od poluprovodničkih materijala (CdS, CdSe, PbS, InSb...), tako da im se specifična električna otpornost smanjuje pod dejstvom svetlosti energije fotona veće od energetskog procepa poluprovodnika, zbog generisanja parova elektron-šupljina. Zavisno od vrste primenjenog poluprovodnika, fotootpornici imaju maksimum osetljivosti na različite talasne dužine svetlosti u vidljivom i infracrvenom spektru.


Provodnici

Termopar ili termoelektrični spreg je elektroprovodno kolo od dva različita materijala, čiji su krajevi na različitim temperaturama (referentni kraj je za precizno merenje na temperaturi vode sa ledom 0oC). Merenjem termoelektromotorne sile (TEMS) termopara moguće je odrediti temperaturu mernog kraja termopara (t), ako je poznata karakterisitka termopara.


Provodnici

Karakteristike nekih termoparova


Provodnici

Kombinacijom nekoliko termoparova za različite temperaturske opsege mogu se meriti temperature od -250do 3000oC, pri čemu u merenim opsezima termoparova postoji skoro linerna zavisnost između termoelektromotorne sile i temperature.

Termoparovi se dele u tri grupe, prema materijalima od kojih su načinjeni: termoparovi od neplemenitih metala, termoparovi od plemenitih metala, termoparovi specijalnog tipa.

Termoparovi od neplemenitih metala. Ovoj grupi pripadaju: Cu/konstantan (opseg primene -250do 400oC), Fe/konstantan (-200 do 900oC), hromel/konstantan (-200 do 1000oC) i hromel/alumel (0 do 1200oC).

Termoparovi od plemenitih metala. Od njih se najviše upotrebljavaju Pt/PtxRh1-x, Pt/PtxRe1-x, Pt/PtxReyRh1-x-y i Ir/IrxRh1-x(0 do 1600 oC). Za merenje niskih temperatura, sve do temperature tečnog helijuma (4,2 K), koriste se termoparovi AuxCo1-x/Cu i AuxCo1-x/AgyAu1-y.

Termoparovi specijalnog tipa.Oni služe za merenje vrlo visokih temperatura, i viših od 2000 oC. Najpoznatiji predstavnici su C/SiC (0-2000 oC), W/MoxFe1-x (0-2000 oC) i W/WxMo1-x (0-3000 oC).


Provodnici

Lem je metal ili legura čija je temperatura niža od temperature delova koji se spajaju lemljenjem. Postoji meko i tvrdo lemljenje. Meko lemljenje se izvodi pri temperaturama nižim od 350oC, a tvrdo lemljenje pri temperaturama višim od 600oC (često i višim od 800oC).

Meki lemovi su najčešće Pb-Sn lemovi, od kojih su najčešće primenjivani S.Sn50 (za opšte lemljenje) i S.Sn60 (za lemljenje Cu-žica), gde broj označava % kalaja.

Za lemljenje Al-žica koristi se lem S.Sn35, ali se prethodno površina spajanih delova tretira predlemom L-SnZn40, radi uklanjanja sloja oksida kojim se Al prevlači u dodiru sa vazduhom.

Za lemljenje na niskim temperaturama koristi se Vudov metal(Bi0,500Pb0,250Sn0,125Cd0,125).

Tvrdi lemovi su najčešće mesingani lemovi (oznake S.CuxZn, gde je x % bakra, koji varira između 40 i 85%), koji se primenjuju ako su pri radu delovi izloženi povišenoj temperaturi.

Ag-tvrdi lemovi (oznake S.CuxZnAgy, gde je x % Cu a y % Ag) koriste se ako je potrebno da zalemljeni spoj ima povećanu čvrstoću, uz istovremenu dovoljnu istegljivost i dobru električnu provodnost.

Za tvrdo Al-lemljenje koriste se Al-Si legure (oznake L-AlSi12), pri čemu je pre lemljenja potrebno odstraniti oksid Al2O3 i mesto lema brzo zaštititi.


Provodnici

Topljivi osigurači služe za zaštitu električnih uređaja, aparata i instalacija od preteranog zagrevanja i pregorevanja, koje se javlja kada se jačina struje poveća iznad određene vrednosti.

Prema brzini reagovanja na preopterećenje, postoje brzi i spori osigurači.

Brzi osigurači treba da izdrže struju čija je jačina pet puta veća od nazivne vrednosti za vreme od 0,1 s, posle čega pregorevaju (a trenutno reaguju na struje kratkog spoja). Najpogodniji materijal je Ag, pošto se brzo topi kad dostigne temperaturu topljenja, ali se zbog cene najčešće primenjuje samo za slabe struje jačine do 5 A, osim u slučajevima izuzetno skupih uređaja, na primer u satelitskoj tehnici, gde se koriste Ag osigurači do 300 A za napone do 500 V, dok se za jače struje uglavnom koriste Ag0,5Cu0,5 legure.

Spori osigurači treba da izdrže struju čija je jačina deset puta veća od nazivne za vreme od 1 s, posle čega pregorevaju. Najpogodniji materijal je Al, pošto sporo reaguje na kratko preopterećenje u električnoj mreži, što obezbeđuje neprekidnost rada uređaja i instalacija.

Prema radnom naponu, postoje osigurači za niski i visoki napon.

Za niski napon i jače struje koriste se baždarene Al-lamele; za struje 5–30 A koristi se legura PbxSn1-x (najčešće 67% Pb), dok se za slabe struje koriste Ag i Pt (niti od platine se koriste u telefoniji za struje do 20 mA).

Za visoki napon, naročito za zaštitu transformatora male snage, koristi se Ag.


Provodnici

Električni kontakti treba da obezbede vrlo brzo i pouzdano zatvaranje i prekidanje strujnog kola. Pri proticanju struje nastaje zagrevanje svih vrsta kontakata, usled pojave otpornosti na mestu dodira. Stepen zagrevanja kontakata zavisi prvenstveno od materijala, koji mora biti otporan na zagrevanje i koroziju, kao i od stanja površine kontakata, koja treba da je što manje hrapava.

Kontakti se mogu podeliti na kontakte za malo, srednje i veliko opterećenje.

Kontakti za malo opterećenje(pri naponima od 12 do 22 V, pri kojima se ne pojavljuje električni luk). Korišćeni materijali: Au, Pt, Rh;kao i Cu i Ag presvučeni slojem Au, Pt, Rh, što je jevtinije i bolje za odvođenje toplote.

Kontakti za srednje opterećenje(pri naponima do 660 V i strujama do 20 A, uz sile pritiska do 0,5 N, pri kojima se javlja električni luk, što može prouzrokovati postepenu degradaciju površine kontakata, pa čak i njihovo zavarivanje). Korišćeni materijali: legure Ag sa W, Mo,Ni,Pd ili Au, sa višim tačkama topljenja.

Kontakti za veliko opterećenje(pri naponima do 550 V i strujama od 20 do 300 A, uz sile pritiska do 100 N,pri kojima se javlja električni luk). Korišćeni materijali: 5 mm debeli sloj Ag umetnut u Cu-podlogu, legura Ag sa W, Ni, C (grafitom), CdO ili SnO.

U praksi se upotrebljavaju (pri uključivanju ili isključivanju velikih snaga) iglavni kontakti (za proticanje normalne radne struje; korišćeni materijali: čisto Ag, ili legirano sa Mo ili Ni) i kontakti za električni luk(korišćeni materijali:legure W sa Ag ili Cu), kao i klizni kontakti (kod kojih ne nastaje prekidanje struje u kolu, pa treba da imaju malu i što konstantniju otpornost i da budu otporni na habanje; korišćeni materijali: Cd- i Be-bronza; ugljen, grafit ili elektrografit za četkice kolektorskih električnih mašina, koje klize po kolektorima od bakra).


Provodnici

Elektrohemijski izvori dele se na galvanske elemente (baterije) i akumulatore. Galvanski ili primarni elementi (baterije) jesu generatori električne struje koji pretvaraju hemijsku energiju u električnu. Akumulatori ili sekundarni elementi jesu naprave kod kojih se pri punjenju električna energija pretvara u hemijsku, a pri pražnjenju hemijska energija pretvara se u električnu.

Galvanski elementi i akumulatori se sastoje od dve elektrode, načinjene od različitog materijala, koje su međusobno razdvojene i potopljene u elektrolit. Na pozitivnoj (anodi) nastaje oksidacija, a na negativnoj (katodi) redukcija.

Elektroliti(provodnici drugog reda)su supstance čiji slabi vodeni i drugi rastvori ili rastopi provode struju kretanjem jona. Oni su obično soli, kiseline i baze, čiji se jonski molekuli u rastvorima i rastopima razlažu na pozitivno naelektrisane jone (katjone) i negativno naelektrisane jone (anjone). Sa porastom temperature povećava se i stepen disocijacije i pokretljivosti jona, pa se otpornost elektrolita smanjuje - dakle, nasuprot metalima, elektroliti imaju negativni temperaturski sačinilac specifične električne otpornosti.

Galvanski elementi (baterije) dele se na mokre i suve, prema tome da li je elektrolit u tečnom ili čvrstom (testastom) stanju. Najviše se upotrebljava suvi Leklanšeov galvanski element, čija je anoda ugljena šipka, okružena smešom prahovaMnO2 i ugljenika, katoda od Zn, a testasti elektrolit smeša amonijum-hlorida (NH4Cl) (26%), cink-hlorida (9%) i vode.

Akumulatori se dele na kiselei alkalne, prema karakteru elektrolita. Poznati su olovni, čelični i srebrni akumulatori, dok su najperspektivniji Na/S akumulatori sa staklenim elektrolitom, kao i oni na bazi novih ugljenikovih jedinjenja i provodnih polimera, jer imaju najveću specifičnu energiju zbog velike aktivne površine šupljikavih i lakih elektroda, sa velikom perspektivom za auto-industriju.


  • Login