اگر در حال طراحی محصولی هستید که هدایت الکتریکی در آن اهمیت دارد، ممکن است آلومینیوم را به عنوان ماده اصلی در نظر بگیرید. از طرف دیگر، ممکن است محصولی از آلومینیوم داشته باشید و به سادگی به خواص الکتریکی این فلز محبوب علاقه مند باشید. بسته به کاربرد خاص شما، خواص الکتریکی یک ماده ممکن است یک ملاحظه طراحی ضروری باشد.

این مقاله به شما ایده ای در مورد چگونگی کارکرد هدایت الکتریکی، سهولت عبور جریان برق از آلومینیوم و مقایسه این فلز با سایر رساناهای شناخته شده مانند مس را می دهد.

آیا آلومینیوم یک رسانای خوب الکتریسیته است؟

الکتریسیته به صورت بسیار خلاصه به عنوان پدیده فیزیکی جریان بار الکتریکی تعریف می شود. از دیدگاه زیر اتمی، این به معنای جریان الکترون از یک اتم به اتم دیگر است که یک اثر زنجیره ای ایجاد می کند که ما آن را جریان الکتریکی می نامیم.

موادی که اتم های آنها به راحتی اجازه عبور الکترون ها را می دهند، رساناهای خوب الکتریسیته نامیده می شوند، در حالی که موادی که این جریان را دشوار می کنند، رساناهای بد هستند. همچنین موادی وجود دارند که اتم های آنها از عبور الکترون ها خودداری می کنند که ما آنها را عایق می نامیم.

به طور کلی، آلومینیوم در هدایت الکتریکی در بین فلزات شناخته شده در رتبه چهارم قرار دارد. در این لیست، مقام اول و سوم به ترتیب به نقره و طلا تعلق می گیرد که برای اکثر کاربردهای معمولی بسیار گران هستند. بنابراین می توان گفت که آلومینیوم پس از مس، دومین ماده رسانا در دسترس از نظر کاربردی است.

همانطور که در مقاله “درجه های آلومینیوم” ما توضیح داده شد، آلیاژهای آلومینیوم بسیار متنوعی وجود دارند که در گریدها یا سری ها طبقه بندی می شوند و هر کدام از آنها هدایت الکتریکی متفاوتی خواهند داشت. آلیاژهای سری 1XXX، 6XXX و 8XXX بهترین هدایت الکتریکی را در آلیاژهای آلومینیوم ارائه می دهند.

کدام کاربردها از آلومینیوم به عنوان رسانای الکتریکی استفاده می کنند؟

مس احتمالاً اولین ماده ای است که به ذهن اکثر مردم می رسد، زمانی که به رساناها فکر می کنند. این واکنش قابل درک است زیرا مس برای بسیاری از کاربردها انتخاب عالی است. با این حال، آلومینیوم نیز برای مدت طولانی بخشی از صنعت برق بوده است.

آلومینیوم از زمان پایان جنگ جهانی دوم به طور فزاینده ای به عنوان رسانا برای شبکه های برق استفاده می شود. اگرچه مس از نظر حجم هدایت بهتری را نشان می دهد، آلومینیوم مزایای قابل توجهی از نظر وزن و هزینه دارد. یک رسانای آلومینیومی نصف وزن یک رسانای مسی معادل وزن دارد. این مزایا آلومینیوم را به ماده ترجیحی برای رساناهای انتقال و توزیع تبدیل می کند.

نسبت هدایت به وزن بهتر آلومینیوم نسبت به مس، در حال حاضر استفاده از آن را در سیم کشی برق برای منازل، هواپیماها، ساختمان ها و لوازم خانگی تشویق کرده است.

میله های برق که برای توزیع برق به مدارهای مختلف داخل یک ساختمان استفاده می شوند، اکنون اغلب از آلومینیوم ساخته می شوند. این کار اغلب زمانی انجام می شود که اندازه محدودیت نباشد، اما وزن و هزینه مس ممکن است زیاد باشد.

آیا پرداخت آلومینیوم بر هدایت الکتریکی تأثیر می گذارد؟

انتخاب پرداخت سطح برای یک محصول آلومینیومی می تواند تأثیر عمیقی بر خواص هدایت الکتریکی فلز داشته باشد. برای درک این موضوع، باید لایه اکسید طبیعی را که آلومینیوم روی سطح خود تشکیل می دهد، در نظر بگیریم.

این لایه اکسید، آلومینیوم را در برابر خوردگی بسیار مقاوم می کند، که اغلب یک ویژگی مطلوب است. با این حال، لایه اکسید آلومینیوم جریان الکتریسیته را هدایت نمی کند، بلکه یک عایق است. در نظر داشته باشید که زمانی که یک عملیات سطحی آنودایزینگ را روی یک محصول آلومینیومی اعمال می کنید، لایه اکسید بسیار ضخیم تر می شود. و نتیجه آنودایزینگ این است که فلز زیرین را از نظر الکتریکی ایزوله می کند.

یکی دیگر از پرداخت های معمولی سطح محصولات آلومینیومی، پوشش پودری است. این فرآیند به محصول آلومینیومی یک لایه محافظ و تزئینی روی سطح می دهد، اما همچنین بر هدایت الکتریکی تأثیر می گذارد. محصول نهایی همچنان تا حدی رسانا خواهد بود، بنابراین عایق نمی شود، اما به اندازه آلومینیوم بدون پوشش رسانا نخواهد بود.

نتیجه گیری

به طور کلی، آلومینیوم یک انتخاب عالی برای محصولاتی است که به رساناهای الکتریکی برتر نیاز دارند، تا جایی که جایگزین مس در بسیاری از کاربردها می شود. نسبت هدایت به وزن عالی و هزینه کم آن را به گزینه ترجیحی برای تعداد فزاینده ای از کاربردهایی که هدایت الکتریکی در آنها مهم است، تبدیل می کند.

در نهایت، انتخاب استفاده از آلومینیوم برای کاربردهای الکتریکی به نیازهای طراحی خاص شما بستگی دارد.

منبع+ ترجمه:الکامهرکیمیا