Digitální učební materiál

1. Digitální učební materiál

2. Materiály v elektrotechnice

3. Základní třídění materiálů • ELEKTRICKY VODIVÉ MATERIÁLY • ODPOROVÉ MATERIÁLY • POLOVODIČOVÉ MATERIÁLY • MATERIÁLY PRO MAGNETICKÉ OBVODY • KOVOVÉ SLITINY NA PÁJKY • NEVODIVÉ MATERIÁLY

4. ELEKTRICKY VODIVÉ MATERIÁLY Základní pojmy : Měrný elektrický odpor - rezistivita: značka ρ ; jednotka Ω*m Teplotní součinitel odporu: αR číselně udává, o jakou hodnotu se změní odpor vodiče 1 Ω, zvýší-li se jeho teplota o 1°C. Supravodivost: projevuje se tím, že látka neklade téměř žádný odpor průchodu elektrického proudu. Kryovodivost: mimořádně velká elektrická vodivost velmi čistých kovů v oblasti nejnižších teplot. Teplota tání: značka t1; teplota, při níž za daného tlaku přechází látka ze skupenství pevného do kapalného. Teplotní součinitel délkové roztažnosti: α1 udává číselně, o kolik se změní délka 1m látky, zvýší-li se její teplota o 1°C. Mez pevnosti v tahu: značka Pa; největší napětí dané poměrem největší dosažené síly v tahu k původnímu průřezu zkušebního vzorku.

5. Požadavky na elektricky vodivé materiály: co nejmenší rezistivita ρ (s výjimkou odporových materiálů) velká pevnost v tahu velká tvrdost odolnost proti oxidaci a elektrickému oblouku (opalování kontaktů) nízký bod tání (pájky, tavné pojistky apod.)

6. Druhy a vlastnosti elektricky vodivých materiálů: Vzhledem k velikému sortimentu elektricky vodivých materiálů je nutné třídění do několika skupin s obdobným využitím: 1. materiály vysoké vodivosti 2. materiály těžko tavitelné 3. kovy a slitiny pro elektrické rezistory 4. kovy a slitiny pro zvláštní účely 5. elektrotechnický uhlík

7. Materiály vysoké vodivosti: • Měď (Cu): jedním z nejdůležitějších kovů. Má dobrou vodivost (elektrickou i tepelnou). Podle mechanických vlastností se dělí na tři druhy: • -měkká: pevnost menší než 300MPa • -polotvrdá: pevnost 300 až 360 MPa • -tvrdá:pevnost 360 až 400 MPa • Slitiny mědi: • Mosazi- slitiny mědi se zinkem. Označují se zkratkou Ms. Rozlišují se mosazi k tváření (58 až 96 % Cu), odlévání (58 až 63 % Cu) a pro zvláštní účely. • Bronzy- slitiny mědi s cínem, popř. s hliníkem, křemíkem, beryliem apod. • Cínové bronzy (cín do 20 %, sběrací kroužky motorů) • Hliníkové bronzy (Al do 10%, odolné součástky proti korozi) • Křemíkové bronzy (křemík do 5%, pružiny přístrojů).

8. Hliník (Al) a slitiny hliníku: V porovnání s mědí je hliník dostupnější, lehčí a odolnější proti korozi. Anodická oxidace vytváří na povrchu hliníku tenkou vrstvu, která může nahradit izolaci. Nevýhodou oproti mědi je menší konduktivita a horší mechanické vlastnosti. • Dělení podle meze pevnosti v tahu: měkký, polotvrdý, tvrdý • Používá se především k výrobě lan venkovních vedení, výrobě vodičů, jádra silových kabelů a vinutí transformátorů a velkých točivých strojů. • Slitiny hliníku mají mnohem lepší mechanické vlastnosti než hliník, ovšem za cenu menší konduktivity. • Stříbro (Ag): Dá se zpracovávat na tenounké folie a dráty (v řádech micrometrů). Na vzduchu neoxiduje. Pasty na bázi Ag-Pb nebo Ag-Pt slouží jako materiál pro tlustovrstvé vodiče a rezistory. • Zinek (Zn): Používá se na elektrolytické pozinkování ocelových součástí, na elektrody galvanických článků a na výrobu slitin, např. tvrdých pájek.

9. Materiály vysoké vodivosti • Kadmium (Cd): Vlastnostmi se podobá zinku. Je jedovaté. Používá se na elektrolytické kadmiování ocelových součástí a na elektrody niklkadmiových akumulátorů. • Cín (Sn): Dobrá odolnost cínu proti korozi se využívá pro pocínování měděných a ocelových vodičů a plechu. • Zlato (Au): Je zejména v mikroelektrotechnice velmi významným a nepostradatelným materiálem, zejména pro svou vysokou odolnost proti normálním atmosférickým i agresivním vlivům prostředí. Používá se na kontakty, tenké propojovací vodiče v integrovaných obvodech a pro galvanické vytváření povrchových ochranných, vodivých a kontaktních ploch.

10. KONTROLNÍ OTÁZKY • Vyjmenuj základní rozdělení materiálů • Jaké jsou požadavky na vodivé materiály? • Vyjmenuj alespoň pět vysoce vodivých materiálů používaných v elektrotechnice • Jaké mají vlastnosti materiály na vodiče a kabely

11. Použité zdroje • ŠAVEL, Josef. Elektrotechnologie: materiály, technologie a výroba v elektronice a elektrotechnice. 3., rozš. vyd. Praha: BEN - technická literatura, 2004, 299 s. ISBN 80-730-0154-3. • TKOTZ, Klaus. Příručka pro elektrotechnika. 2. vyd. Praha: Europa-Sobotáles, 2006, 623 s. ISBN 80-867-0613-3. • Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing. Pavel Horlivý.