ทุกคนที่ใช้เครื่องใช้ไฟฟ้าอย่างต่อเนื่องต้องเผชิญกับคุณสมบัติของการนำไฟฟ้า ได้แก่ :

สารทั้งหมดขึ้นอยู่กับการนำไฟฟ้า แบ่งออกเป็นตัวนำ เซมิคอนดักเตอร์ และไดอิเล็กทริก:

1. ตัวนำ -ซึ่งผ่านกระแสไฟฟ้า

2. อิเล็กทริก -มีคุณสมบัติเป็นฉนวน

3. เซมิคอนดักเตอร์ -รวมคุณลักษณะของสารสองประเภทแรกเข้าด้วยกันแล้วเปลี่ยนแปลงตามสัญญาณควบคุมที่ใช้

ถึง ตัวนำ รวมถึงสารเหล่านั้นที่มีประจุไฟฟ้าอิสระจำนวนมากแทนที่จะถูกผูกมัดในโครงสร้างซึ่งสามารถเริ่มเคลื่อนที่ได้ภายใต้อิทธิพลของแรงภายนอกที่ใช้ อาจอยู่ในสถานะของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซก็ได้ คำแนะนำที่ยอดเยี่ยมที่สุด กระแสไฟฟ้าเป็นโลหะร สารละลายเกลือและกรด ดินชื้น ร่างกายมนุษย์และสัตว์ก็เป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดีเช่นกัน

หากคุณนำตัวนำสองตัวที่อยู่ระหว่างนั้นซึ่งเกิดความต่างศักย์เกิดขึ้นและเชื่อมต่อลวดโลหะที่อยู่ภายในตัวนำนั้น กระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านตัวนำนั้น พาหะของมันจะเป็นอิเล็กตรอนอิสระที่ไม่ได้ถูกพันธะอะตอมยึดไว้ พวกเขาแสดงลักษณะของการนำไฟฟ้าหรือความสามารถของสารใด ๆ ในการผ่านประจุไฟฟ้าผ่านตัวมันเอง - กระแส

ค่าการนำไฟฟ้าจะแปรผกผันกับความต้านทานของสารและวัดโดยหน่วยที่เกี่ยวข้อง: ซีเมนส์ (Cm)

1 ซม.=1/1 โอห์ม

โดยธรรมชาติแล้ว ผู้ให้บริการชาร์จอาจเป็น:

อิเล็กตรอน;

ไอออน;

หลุม

ตามหลักการนี้ ค่าการนำไฟฟ้าแบ่งออกเป็น:

อิเล็กทรอนิกส์;

อิออน;

รู

คุณภาพของตัวนำช่วยให้คุณสามารถประเมินการพึ่งพาของกระแสที่ไหลในนั้นกับค่าของแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ โดยปกติจะเรียกโดยการกำหนดหน่วยวัดปริมาณไฟฟ้าเหล่านี้ - ลักษณะแรงดันไฟฟ้าปัจจุบัน

ตัวนำไฟฟ้าที่มีการนำไฟฟ้า (ตัวนำชนิดที่ 1)

ตัวแทนประเภทนี้ที่พบบ่อยที่สุดคือโลหะ ในนั้นกระแสไฟฟ้าถูกสร้างขึ้นโดยการเคลื่อนที่ของการไหลของอิเล็กตรอนเท่านั้น

เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านตัวนำโลหะ ทั้งมวลและตัวนำโลหะ องค์ประกอบทางเคมี- ดังนั้นอะตอมของโลหะจึงไม่มีส่วนร่วมในการถ่ายโอนประจุไฟฟ้า การศึกษาธรรมชาติของกระแสไฟฟ้าในโลหะแสดงให้เห็นว่าการถ่ายโอนประจุไฟฟ้าในโลหะนั้นกระทำโดยอิเล็กตรอนเท่านั้น

ภายในโลหะมีอยู่สองสถานะ:

ผูกพันกันด้วยแรงยึดเหนี่ยวของอะตอม

ฟรี.

ตามกฎแล้วอิเล็กตรอนที่อยู่ในวงโคจรโดยแรงดึงดูดของนิวเคลียสของอะตอมจะไม่มีส่วนร่วมในการสร้างกระแสไฟฟ้าภายใต้อิทธิพลของแรงเคลื่อนไฟฟ้าภายนอก อนุภาคอิสระมีพฤติกรรมแตกต่างออกไป

หากไม่มีการใช้ EMF กับตัวนำโลหะ อิเล็กตรอนอิสระจะเคลื่อนที่อย่างโกลาหลแบบสุ่มไปในทิศทางใดก็ได้ การเคลื่อนไหวนี้เกิดจากพลังงานความร้อน โดดเด่นด้วยความเร็วและทิศทางการเคลื่อนที่ของแต่ละอนุภาคที่แตกต่างกันในเวลาใดก็ได้

เมื่อพลังงานของสนามภายนอกที่มีความเข้ม E ถูกจ่ายให้กับตัวนำ อิเล็กตรอนทั้งหมดรวมกันและแต่ละตัวจะถูกกระทำด้วยแรงที่พุ่งตรงข้ามกับสนามที่กระทำ มันสร้างการเคลื่อนที่ที่มุ่งเน้นอย่างเคร่งครัดของอิเล็กตรอนหรืออีกนัยหนึ่งคือกระแสไฟฟ้า

คุณลักษณะแรงดันไฟฟ้าในปัจจุบันของโลหะเป็นเส้นตรงที่เหมาะกับการกระทำของกฎของโอห์มสำหรับส่วนและวงจรที่สมบูรณ์

นอกจากโลหะบริสุทธิ์แล้ว สสารอื่นๆ ยังมีการนำไฟฟ้าอีกด้วย ซึ่งรวมถึง:

โลหะผสม;

การปรับเปลี่ยนคาร์บอนแต่ละรายการ (กราไฟท์, ถ่านหิน)

สารทั้งหมดที่กล่าวมาข้างต้น รวมถึงโลหะ จัดอยู่ในประเภท ตัวนำของชั้น 1- ค่าการนำไฟฟ้าของพวกมันไม่เกี่ยวข้องกับการถ่ายโอนมวลของสสารเนื่องจากการผ่านของกระแสไฟฟ้า แต่จะถูกกำหนดโดยการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนเท่านั้น

หากวางโลหะและโลหะผสมไว้ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำมาก พวกมันจะเข้าสู่สถานะเป็นตัวนำยิ่งยวด

ตัวนำที่มีค่าการนำไฟฟ้าไอออนิก (ตัวนำชนิดที่ 2)

คลาสนี้รวมถึงสารที่สร้างกระแสไฟฟ้าเนื่องจากการเคลื่อนตัวของประจุโดยไอออน พวกเขาจัดเป็น ตัวนำประเภทที่สอง

สารละลายของด่าง, เกลือของกรด;

การละลายของสารประกอบไอออนิกต่างๆ

ก๊าซและไอระเหยต่างๆ

กระแสไฟฟ้าในของเหลว

สื่อของเหลวที่นำกระแสไฟฟ้าซึ่งเกิดอิเล็กโทรไลซิส - การถ่ายโอนของสารพร้อมกับประจุและการสะสมบนอิเล็กโทรดมักเรียกว่าอิเล็กโทรไลต์และกระบวนการนี้เรียกว่าอิเล็กโทรไลซิส

มันเกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของภายนอก สนามพลังงานโดยการใช้ศักย์ไฟฟ้าเชิงบวกกับอิเล็กโทรดแอโนดและศักย์ไฟฟ้าลบกับแคโทด

ไอออนภายในของเหลวเกิดขึ้นเนื่องจากปรากฏการณ์การแยกตัวด้วยไฟฟ้าซึ่งประกอบด้วยการแยกส่วนของโมเลกุลของสารที่มีคุณสมบัติเป็นกลาง

ภายใต้อิทธิพลของแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับอิเล็กโทรไลต์ แคตไอออนเริ่มเคลื่อนไปทางแคโทดอย่างเคร่งครัด และแอนไอออน - ไปทางแอโนด ด้วยวิธีนี้จะได้ทองแดงบริสุทธิ์ทางเคมีโดยไม่มีสิ่งเจือปนซึ่งถูกปล่อยออกมาที่แคโทด

นอกจากของเหลวแล้ว ยังมีอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็งในธรรมชาติอีกด้วย พวกเขาถูกเรียกว่า ตัวนำเหนือเสียง(ซุปเปอร์ไอออนิก) ซึ่งมีโครงสร้างเป็นผลึกและมีลักษณะเป็นไอออนิกของพันธะเคมีทำให้เกิดค่าการนำไฟฟ้าสูงเนื่องจากการเคลื่อนตัวของไอออนชนิดเดียวกัน

ตัวนำที่มีรูนำไฟฟ้า

ซึ่งรวมถึง:

เจอร์เมเนียม;

ซีลีเนียม;

ซิลิคอน;

สารประกอบของโลหะแต่ละชนิดกับเทลลูเรียม ซัลเฟอร์ ซีลีเนียม และสารอินทรีย์บางชนิด

พวกเขาได้รับชื่อ เซมิคอนดักเตอร์และอยู่ในกลุ่มหมายเลข 1 นั่นคือไม่ก่อให้เกิดการถ่ายโอนสสารเมื่อมีประจุไหลออกมา ในการเพิ่มความเข้มข้นของอิเล็กตรอนอิสระภายในนั้น จำเป็นต้องใช้พลังงานเพิ่มเติมเพื่อกำจัดอิเล็กตรอนที่ถูกผูกไว้ เรียกว่าพลังงานไอออไนเซชัน

เซมิคอนดักเตอร์ประกอบด้วยจุดเชื่อมต่อรูอิเล็กตรอน ด้วยเหตุนี้ เซมิคอนดักเตอร์จึงยอมให้กระแสไหลผ่านในทิศทางเดียวและปิดกั้นมันไปในทิศทางตรงกันข้ามเมื่อใช้สนามแม่เหล็กภายนอกที่ตรงกันข้ามกับมัน

โครงสร้างสารกึ่งตัวนำ

ค่าการนำไฟฟ้าของเซมิคอนดักเตอร์คือ:

1. เป็นเจ้าของ;

2. สิ่งเจือปน.

ประเภทแรกมีอยู่ในโครงสร้างซึ่งในกระบวนการไอออไนซ์ของอะตอมของสารจะมีพาหะประจุปรากฏขึ้น: รูและอิเล็กตรอน ความเข้มข้นของพวกเขาสมดุลกัน

วัตถุทั้งหมดรอบตัวเราประกอบด้วยอนุภาคขนาดเล็กมากของสสารซึ่งมองไม่เห็นด้วยตาเปล่า ซึ่งก็คือโมเลกุล ซึ่งแม้แต่อะตอมที่เล็กกว่าก็รวมตัวกันอยู่ด้วย อะตอมจะประกอบด้วยนิวเคลียสและอิเล็กตรอนที่มีประจุไฟฟ้า โครงสร้างของอะตอมค่อนข้างซับซ้อน: ตรงกลางมีนิวเคลียสที่มีประจุบวกซึ่งอิเล็กตรอนที่มีประจุลบเคลื่อนที่อยู่รอบ ๆ

ในกรณีที่ไม่มีอิทธิพลภายนอกต่ออะตอม สารที่ก่อตัวจะมีความเป็นกลางทางไฟฟ้า: ประจุบวกของนิวเคลียสของแต่ละอะตอมจะถูกสมดุลด้วยประจุลบของอิเล็กตรอน แต่ถ้าการขาดอิเล็กตรอนถูกสร้างขึ้นในอะตอมของสารอย่างเทียม สารดังกล่าวก็จะมีประจุบวก และในทางกลับกัน หากมีการสร้างอิเล็กตรอนส่วนเกิน สารดังกล่าวก็จะมีประจุลบ

หากความเป็นกลางทางไฟฟ้าของอะตอมถูกละเมิด สถานะของอะตอมจะไม่เสถียรอย่างมาก อะตอมก็มีแนวโน้มว่าจะปล่อยอิเล็กตรอนส่วนเกินให้กับอะตอมอื่น หรือในทางกลับกัน จะเกาะติดกับอิเล็กตรอนที่หายไป ดังนั้น หากคุณเชื่อมต่อสารที่มีประจุต่างกันกับตัวนำ อิเล็กตรอนจะเริ่มเคลื่อนที่ไปตามตัวนำจากสารที่มีประจุลบไปเป็นสารที่มีประจุบวก - กระแสไฟฟ้า- การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนหรืออีกนัยหนึ่งคือกระแสไฟฟ้าในตัวนำ จะดำเนินต่อไปจนกว่าประจุของสสารที่เชื่อมต่อกันโดยตัวนำจะสมดุลกัน เพื่อรักษากระแสไฟฟ้าอย่างต่อเนื่อง จำเป็นต้องรักษาอิเล็กตรอนส่วนเกินที่ปลายด้านหนึ่งของตัวนำอย่างต่อเนื่อง และขาดอิเล็กตรอนที่อีกด้านหนึ่ง

ไฟฟ้าเป็นพลังงานประเภทหนึ่งควบคู่ไปกับเคมี ความร้อน เครื่องกล ฯลฯ พลังงานไฟฟ้าเป็นไปตามกฎทั่วไปของการอนุรักษ์และการเปลี่ยนแปลงของพลังงาน พลังงานไฟฟ้าสามารถแปลงเป็นพลังงานเคมี เครื่องกล และพลังงานประเภทอื่นๆ ซึ่งสามารถแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้าได้เช่นกัน

ตัวอย่างเช่น ลองพิจารณาว่าพลังงานเคมีถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้าได้อย่างไร

หากคุณเทสารละลายกรดซัลฟิวริกและน้ำลงในภาชนะแก้ว 2 และลดแผ่นทองแดงและสังกะสี (อิเล็กโทรด) ลงไป คุณจะได้เซลล์กัลวานิกที่ง่ายที่สุด

ข้าว. องค์ประกอบกัลวานิก: 1 - หลอดไฟ; 2 - เรือ

เมื่อปิดปลาย (ขั้ว) ของแผ่นทองแดงและแผ่นสังกะสี กระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านวงจร ผลกระทบของกระแสสามารถเห็นได้หากเชื่อมต่อกับเพลต หลอดไฟ 1: ไส้หลอดไฟจะร้อนขึ้นและเรืองแสง

กระแสเกิดขึ้นเนื่องจากปฏิกิริยาทางเคมีเริ่มขึ้นระหว่างอิเล็กโทรดกับสารละลายกรด อันเป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์นี้ อิเลคตรอนส่วนเกินจะเกิดขึ้นบนอิเล็กโทรดสังกะสี และอิเล็กโทรดทองแดงจะเกิดการขาดอิเล็กตรอน

กระแสไฟฟ้าเข้า ในกรณีนี้เคลื่อนที่ไปตามสายไฟของไส้หลอดไฟ (วงจรภายนอก) และภายในองค์ประกอบตามสารละลายกรดซัลฟิวริก (วงจรภายใน) - จากแผ่นสังกะสีที่มีประจุลบไปจนถึงแผ่นทองแดงที่มีประจุบวก

ในทางปฏิบัติตามประเพณี ทิศทางทางเทคนิคกระแสไฟฟ้าถือว่าย้อนกลับตามอัตภาพ - จากขั้วบวกไปเป็นขั้วลบ

กระแสไฟฟ้าเคลื่อนที่ภายใต้อิทธิพลของแรงเคลื่อนไฟฟ้า แรงนี้ใช้ในการเอาชนะความต้านทานต่อการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนทั้งในวงจรภายนอกและวงจรภายใน

ส่วนของแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่ไปเอาชนะความต้านทานของวงจรภายนอกทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของกระแสในวงจรเรียกว่าแรงดันไฟฟ้า

แรงเคลื่อนไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้าแสดงเป็นโวลต์ (V) และวัดด้วยเครื่องมือพิเศษ - โวลต์มิเตอร์อามิ

ปริมาณไฟฟ้าที่ไหลผ่านตัวนำต่อหน่วยเวลา (ต่อวินาที) จะกำหนดขนาดของกระแสไฟฟ้า มีหน่วยเป็นแอมแปร์ (แอมป์) และมีหน่วยวัด อุปกรณ์พิเศษ - แอมมิเตอร์โอห์ม

ความต้านทานของตัวนำต่อการเคลื่อนที่ของกระแสไฟฟ้าเรียกว่า ความต้านทานไฟฟ้า. ความต้านทานแสดงเป็นโอห์ม (โอห์ม) และวัดด้วยโอห์มมิเตอร์

สารแต่ละชนิดมีความต้านทานกระแสไฟฟ้าผ่านต่างกัน ตัวอย่างเช่น ทองแดงและอลูมิเนียมนำไฟฟ้าได้ดี แก้วพลาสติกและพอร์ซเลนในทางปฏิบัติไม่สามารถทำได้ ขึ้นอยู่กับความสามารถในการนำกระแสไฟฟ้า สารทั้งหมดมักจะแบ่งออกเป็นตัวนำ (โลหะ ถ่านหิน สารละลายของกรด ด่าง ฯลฯ) และสารที่ไม่เป็นตัวนำ (ยาง แก้ว ยางแข็ง ฯลฯ)

ในแบบปิด วงจรไฟฟ้าแรงดันไฟฟ้าปัจจุบัน ขนาด และความต้านทานของวงจรมีความสัมพันธ์กันในอัตราส่วนที่แน่นอน (กฎของโอห์ม) ยิ่งแรงดันไฟฟ้าของแหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้าสูงขึ้นและความต้านทานของตัวนำยิ่งต่ำลง ขนาดของกระแสไฟฟ้าก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

ข้าว. แผนภาพการเชื่อมต่อแบตเตอรี่: a - การเชื่อมต่อแบบอนุกรม; ข - การเชื่อมต่อแบบขนาน

อัตราส่วนนี้สามารถเทียบได้คร่าวๆ กับการเคลื่อนที่ของน้ำที่ไหลผ่านท่อจากอ่างเก็บน้ำ ยิ่งหอเก็บน้ำตั้งอยู่สูงเท่าไร จะสร้างแรงดัน (ความตึงเครียด) ของน้ำ และยิ่งท่อส่งน้ำมีขนาดใหญ่ขึ้น (เช่น ความต้านทานต่อการเคลื่อนที่มีน้อย) น้ำก็จะยิ่งไหลมากขึ้นต่อหน่วยของ เวลา.

ในระบบอุปกรณ์ไฟฟ้าของรถยนต์เพื่อเปลี่ยนขนาดและแรงดันไฟฟ้าของกระแสและความต้านทานต่อการเคลื่อนที่จะใช้การเชื่อมต่อแบบอนุกรมขนานหรือแบบผสมของแหล่งกำเนิดและผู้ใช้กระแสไฟฟ้า

ให้เราพิจารณาคุณสมบัติของลำดับและ การเชื่อมต่อแบบขนานใช้ตัวอย่างของแหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้าที่เหมือนกันสองแหล่งที่มีแรงดันไฟฟ้า 2 V

ถ้าแหล่งจ่ายกระแสไฟเชื่อมต่อกันแบบอนุกรม (รูปที่ a) กล่าวคือ ขั้วลบของแหล่งแรกเชื่อมต่อกับขั้วบวกของแหล่งที่สอง ขั้วลบของแหล่งที่สองเชื่อมต่อกับขั้วบวกของ ขั้วที่สามและขั้วบวกของแหล่งแรกเชื่อมต่อผ่านคอนซูเมอร์บางตัวเข้ากับขั้วลบของแหล่งที่สาม จากนั้นแรงดันไฟฟ้ารวมของแหล่งกระแสจะเท่ากับ 6 V

หากแหล่งที่มาปัจจุบันเชื่อมต่อกันแบบขนาน (รูปที่ ข) เช่น เชื่อมต่อขั้วบวกของแหล่งที่มาเป็นโหนดเดียวและเชื่อมต่อขั้วลบเป็นโหนดเดียวและเชื่อมต่อปลายสายไฟจากโหนดไปยังคอนซูเมอร์ปัจจุบันจากนั้นแรงดันไฟฟ้ารวมของแหล่งจ่ายกระแสจะไม่เพิ่มขึ้นมันจะเป็น 2 วี. แต่ในกรณีหลังนี้ จะสามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับวงจรภายนอกได้มากกว่าในกรณีแรกถึงสามเท่า เมื่อแหล่งจ่ายกระแสไฟฟ้าเชื่อมต่อแบบอนุกรม

ผู้ใช้กระแสไฟฟ้าสามารถเชื่อมต่อแบบอนุกรมหรือแบบขนานได้ ที่ การเชื่อมต่อแบบอนุกรมผู้บริโภคปัจจุบัน ความต้านทานรวมต่อการไหลของกระแสเพิ่มขึ้น ขณะเดียวกันก็ลดลง

ปรากฏการณ์นี้สามารถเปรียบเทียบได้อีกครั้งกับการเคลื่อนที่ของน้ำผ่านท่อหลายท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางและความยาวภายในเท่ากัน

หากน้ำไหลผ่านท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากันซึ่งเรียงต่อกันเป็นชุดความต้านทานต่อการเคลื่อนที่จะสูง หากน้ำไหลพร้อมกันผ่านท่อทั้งหมดพร้อมกันความต้านทานต่อการเคลื่อนที่จะน้อยกว่ามาก

ปริมาณไฟฟ้าที่ไหลผ่านผู้ใช้กระแสไฟฟ้าใดๆ จะถูกกำหนดโดยผลคูณของขนาดของกระแส (เป็นแอมแปร์) ด้วยระยะเวลาของกระแสไฟฟ้า (เป็นชั่วโมง) และแสดงเป็นแอมแปร์-ชั่วโมง

กระแสไฟจะเคลื่อนที่ไปตามตัวนำ เช่น ทำให้ตัวนำร้อนขึ้น และสิ้นเปลืองพลังงานไฟฟ้าเพื่อสิ่งนี้ งานที่ทำโดยกระแสจะขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้า ขนาดของกระแส และระยะเวลาของการกระทำ การทำงานของกระแสไฟฟ้าถูกกำหนดโดยผลคูณของแรงดันไฟฟ้า (เป็นโวลต์) โดยขนาดของกระแสไฟฟ้า (เป็นแอมแปร์) และโดยระยะเวลาของกระแสไฟฟ้า (เป็นชั่วโมง) และแสดงเป็นวัตต์-ชั่วโมง

พลังงานกระแสไฟฟ้าเรียกว่างานที่ทำเสร็จใน 1 วินาที มันเป็นผลคูณของแรงดัน (เป็นโวลต์) และกระแส (เป็นแอมแปร์) และแสดงเป็นวัตต์ พลังงานกระแสไฟฟ้าสามารถแสดงเป็นแรงม้าได้: 1 แรงม้าคือ 736 วัตต์

คำนี้มีความหมายสองประการ: 1) สารนำไฟฟ้า (เช่น โลหะหรืออิเล็กโทรไลต์) 2) ชิ้นส่วน ผลิตภัณฑ์ หรือโครงสร้างที่ช่วยให้สามารถส่งกระแสไฟฟ้าได้

ความหมายแรกใช้ในฟิสิกส์และวัสดุศาสตร์ โดยที่วัสดุทั้งหมดซึ่งขึ้นอยู่กับการนำไฟฟ้าของพวกมันจะถูกแบ่งออกเป็นตัวนำ ไดอิเล็กทริก และเซมิคอนดักเตอร์ ในทางวิศวกรรมพลังงาน ความหมายที่สองของคำนี้มักใช้บ่อยกว่า การถ่ายโอนพลังงานไฟฟ้าผ่านตัวนำสามารถเกิดขึ้นได้ - จากองค์ประกอบของแหล่งกำเนิดตัวแปลงหรือตัวรับพลังงานไฟฟ้าไปยังองค์ประกอบอื่นพร้อมการเชื่อมต่อตัวนำที่ระยะห่างหลายนาโนเมตร (เช่นใน วงจรรวม) สูงถึงหลายเมตร (เช่นในอุปกรณ์ไฟฟ้าอันทรงพลัง) - จากองค์ประกอบหนึ่งของการติดตั้งระบบไฟฟ้าไปยังอีกองค์ประกอบหนึ่ง หรือจากการติดตั้งระบบไฟฟ้าที่หนึ่งไปยังอีกองค์ประกอบหนึ่งตามสายไฟฟ้าในระยะทางหลายเมตร (เช่น ภายในการติดตั้งครั้งเดียว) ถึงหลายพันกิโลเมตร (ระหว่างระบบไฟฟ้าขนาดใหญ่)

ชุดของเส้นและโหนดในการติดตั้งระบบไฟฟ้าเรียกว่า การเดินสายไฟฟ้าและชุดของเส้นและโหนดที่เชื่อมต่อการติดตั้งระบบไฟฟ้าระหว่างกันคือ เครือข่ายไฟฟ้า- ตามวัตถุประสงค์และความยาว ระบบไฟฟ้าจะแบ่งออกเป็นเครือข่ายการขึ้นรูประบบ (หลัก) และเครือข่ายการจำหน่าย ที่สถานประกอบการ เครือข่ายระหว่างร้านค้า และเครือข่ายร้านค้า ฯลฯ

การส่งประจุไฟฟ้าผ่านตัวนำ (ด้ายลินิน) ถูกค้นพบในปี ค.ศ. 1663 โดยนายกเทศมนตรีเมืองมักเดบูร์ก ออตโต ฟอน เกอริก (ค.ศ. 1602–1686) ซึ่งก่อนหน้านี้เคยผลิตเครื่องกำเนิดไฟฟ้าสถิตเครื่องแรกของโลกในปีเดียวกัน การวิจัยรายละเอียดเพิ่มเติม ปรากฏการณ์ทางไฟฟ้าเริ่มขึ้นในศตวรรษที่ 18 และในวันที่ 2 กรกฎาคม ค.ศ. 1729 นักฟิสิกส์สมัครเล่นชาวอังกฤษ สตีเฟน เกรย์ (ค.ศ. 1666–1735) ได้วางเชือกป่านยาว 80.5 ฟุตบนสายไหมแนวนอนเพื่อทดสอบการส่งกระแสไฟฟ้า (รูปที่ 4.5 .1) ด้วยเหตุนี้เขาจึงสร้างสายไฟฟ้าสายแรกของโลก เมื่อวันที่ 14 กรกฎาคม เขาได้สาธิตต่อสาธารณะเกี่ยวกับเส้นซึ่งมีความยาวอยู่แล้ว 650 ฟุต และลวดดังกล่าวยังคงเป็นเชือกป่านวางทับสายไหมที่ขึงระหว่างส่วนรองรับ (เส้นเหนือศีรษะเส้นแรก) การทดลองนี้แม้จะมีค่าการนำไฟฟ้าต่ำมาก แต่ก็ประสบความสำเร็จอย่างน่าประหลาดใจ เห็นได้ชัดว่าเชือกนั้นค่อนข้างเปียก (เนื่องจากสภาพอากาศแบบอังกฤษ) เกรย์ยังได้แนะนำการจำแนกประเภทของสารเป็นประเภทแรกเป็นสื่อกระแสไฟฟ้าและไม่นำไฟฟ้า สิบปีต่อมา (ในปี 1739) นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษอีกคน Jean Theophile Desaguliers (1683–1744) ได้แนะนำแนวคิดเรื่องตัวนำ เส้นเหนือศีรษะเส้นแรกด้วยสายโลหะ (เหล็ก) ถูกสร้างขึ้นในปี ค.ศ. 1744 ในเมืองเออร์เฟิร์ต (เยอรมนี) โดยศาสตราจารย์ปรัชญาชาวเยอรมัน Andreas Gordon (ค.ศ. 1712–1751) และวางสายเคเบิลทดลอง (โทรเลข) เส้นแรกในปี ค.ศ. 1841 ในเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก บอริส เซเมโนวิช จาโคบี (มอริตซ์ แฮร์มันน์ จาโคบี)

ข้าว. 1. หลักการของสายไฟฟ้าเส้นแรกโดย Stephen Grey เชือกป่าน 1 เส้น (ลวด), สายไหม 2 เส้น (ฉนวน)

ในเทคโนโลยีการส่งกำลัง มีการใช้ทั้งตัวนำแบบยืดหยุ่นและแบบแข็ง ประการแรกได้แก่ต่างๆ สายไฟและสายเคเบิลถึงวินาที ยาง- สายไฟและบัสบาร์สามารถหุ้มฉนวนหรือหุ้มฉนวนได้ (เปลือย) สายไฟหุ้มฉนวนและสายเคเบิลอาจมีตั้งแต่หนึ่งถึงหลายสาย แกนที่มีกระแสไฟฟ้า,แยกออกจากกัน

คุณสมบัติที่โดดเด่น สายเคเบิลเป็นเปลือกปิดผนึกที่ทำมาจาก วัสดุโพลีเมอร์(เช่น จากโพลีไวนิลคลอไรด์) หรือจากโลหะ (ในปัจจุบันส่วนใหญ่มักมาจากอะลูมิเนียม ซึ่งก่อนหน้านี้ส่วนใหญ่มาจากตะกั่ว) เพื่อปกป้องแกนจากอิทธิพลที่เป็นอันตราย สิ่งแวดล้อม- การจำแนกประเภทของตัวนำแบบง่ายตามความยืดหยุ่น ฉนวน และขอบเขตการใช้งานจะแสดงในรูปที่ 1 2.

ข้าว. 2. การจำแนกประเภทของตัวนำ (แบบง่าย)

ส่วนโลหะของแกนอาจมีขนาดใหญ่หรือประกอบด้วยสายไฟ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับหน้าตัดและความยืดหยุ่นที่ต้องการ เส้นผ่านศูนย์กลางของสายไฟอาจมีตั้งแต่หนึ่งในสิบของมิลลิเมตร (ในแกนลวดเส้นเล็ก) จนถึงหลายมิลลิเมตร จำเป็นต้องมีตัวนำ

การนำไฟฟ้าสูง
- คุณสมบัติการติดต่อที่ดี
- ความแข็งแรงของฉนวนไฟฟ้าสูง
- ความแข็งแรงเชิงกลเพียงพอ
- มีความยืดหยุ่นเพียงพอ (ในกรณีของสายไฟและสายเคเบิล)
- ความเสถียรทางเคมีในระยะยาว
- ความต้านทานต่อความร้อนเพียงพอ
- ความจุความร้อนเพียงพอ
- การป้องกันจากอิทธิพลภายนอก
- เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม
- ใช้งานง่ายในงานติดตั้งระบบไฟฟ้า,
- ต้นทุนปานกลาง

ในบรรดาวัสดุนำไฟฟ้า ความต้องการเหล่านี้ตอบสนองได้ดีที่สุด
- ทองแดงบริสุทธิ์ (ไม่มีสิ่งเจือปน)
- อลูมิเนียมบริสุทธิ์ (เพื่อความน่าเชื่อถือเริ่มตั้งแต่ส่วน 16 มม. 2)
- ในสายไฟเหนือศีรษะ
- การผสมผสานระหว่างอลูมิเนียมและเหล็กกล้า
วัสดุฉนวนที่ใช้กันมากที่สุดคือ
- โพลีเอทิลีน n,
- โพลีไวนิลคลอไรด์ n ซึ่งต้านทานการติดไฟได้ดีกว่าวัสดุอื่น แต่มีคลอรีนที่เป็นพิษและเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม - ยางสังเคราะห์ (รวมถึงซิลิโคนทนความร้อนโดยเฉพาะ)

ตัวนำ (และแกนของตัวนำตีเกลียว) จะถูกแบ่งตามวัตถุประสงค์
- บน ตัวนำทำงาน(ซึ่งในกรณีนี้ เครื่องปรับอากาศรวมถึงตัวนำเฟสและตัวนำที่เป็นกลาง เครือข่ายหรือการติดตั้งบางแห่งอาจไม่มีตัวนำที่เป็นกลาง)
- บน ตัวนำป้องกันจำเป็นเพื่อความปลอดภัยของประชาชน
- บน ตัวนำเสริม(เช่น สำหรับการควบคุม การสื่อสาร หรือการส่งสัญญาณ) ตัวนำที่ใช้งานทั้งหมดอาจได้รับการหุ้มฉนวนจากพื้นดิน แต่บ่อยครั้งที่ตัวนำตัวใดตัวหนึ่ง (โดยปกติจะเป็นตัวนำที่เป็นกลาง) จะต่อสายดิน การต่อสายดินการทำงานนี้ทำให้ได้รับแรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่าและกระจายอย่างสม่ำเสมอของตัวนำเฟสที่สัมพันธ์กับกราวด์ซึ่งตัวอย่างเช่นในเครือข่าย ไฟฟ้าแรงสูงช่วยลดต้นทุนของฉนวน

ตัวนำป้องกันมีไว้เพื่อการต่อลงดินที่เชื่อถือได้ของส่วนต่างๆ ของการติดตั้งทางไฟฟ้าซึ่งอาจมีไฟฟ้าอยู่ (ส่วนที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าที่สัมผัสได้) ถ้าฉนวนขาด การต่อสายดินป้องกันนี้จะต้องป้องกันการเกิดแรงดันไฟฟ้าที่เป็นอันตรายระหว่างชิ้นส่วนเหล่านี้กับพื้น และด้วยเหตุนี้จึงขจัดโอกาสที่ไฟฟ้าช็อตต่อผู้คน ใน เครือข่ายไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้าต่ำก่อนหน้านี้มีการฝึกฝนเพื่อรวมตัวนำป้องกันและตัวนำที่เป็นกลางเข้าด้วยกัน ปัจจุบันตัวนำเหล่านี้ถูกแยกออกจากกันด้วยเหตุผลด้านความน่าเชื่อถือและความปลอดภัย