Materiale utilizate in electrotehnica si electronica

                                             Materiale utilizate in electrotehnica si electronica

Electrotehnica este stiinta care studiaza fenomenele electrice si manetica din punctul de vedere al aplicatiilor lor in tehnica.
Electrotehnica este stiinta care studiaza fenomenele legate de miscarea in diferite medii a particulelor incarcate electric; totodata,electronica studiaza si constructia dispozitivelor si aparatelor care functioneaza pe baza acestor fenomene.
Materiale conductoare
Materialele conductoare sunt materiale care conduc curentul electric.


1. Cuprul ( Cu)
In industria electrotehnica se utilizeaza exclusiv cuprul electrolitic (rafinat pe cale electrolitica) avand o puritate de 99,60-99,90 %
Caracteristicile specific cuprului electrolitic:
-densitatea, = 8,9 kg/
-temperatura de topire, = 1 083 ̊C
-conductivitatea electrica, = 58 (la 20 ̊C)
-rezistivitatea electrica, = 0,01724 (la 20 ̊C)
-conductivitatea termica, = 0,938
Ca material conductor, cuprul prezinta mare conductivitate electrica si termica, ocupand locul al doilea printre celelalte metale (dupa argint).
Cuprul este atacat de sulf, clor, hidrogen, care ii provoaca fragilitate, si se dizolva in acid sulfuric si acid azotic.
Cuprul este foarte ductile si maleabil, se lipeste si se sudeaza cu usurinta si are rezistenta satisfacatoare la coroziune.
Datorita acestor proprietati, cuprul are aplicatii multiple in electrotehnica si electronica : pt conductoare de bobinaj cu diametrul incepand de la sutimi de milimetru, benzi si table de diferite dimensiuni, bare, tevi, piese de contact, lamele de colector la masini electrice, linii de transport a energiei electrice, circuite imprimate etc.
Aliajele cuprului:
Alama- este un aliaj al cuprului cu zincul, avand continutul de cupru intre 50-60%
Cand continutul de cupru in alama este mai mare de 80%, aliajul se numeste tombac.Tombacul are culoare mai roscata decat alama si o conductivitate electrica mai buna.
Pe langa alamele obisnuite 8din cupru si zinc se folosesc si alame special, care contin pe langa zinc si alte elemente, ca: inangan, fier, aluminiu, plumb, siliciu, nichel, fosfor, etc.
Caracteristicile electrice, mecanice si termice ale alamelor sunt in functie de continutul alamelor componente:
-aluminiul din alamele special mareste duritatea rezistenta la tractiune si rezistenta la coroziune.
-siliciul mareste rezistenta la coroziune, iar in alamele turnate favorizeaza mentinerea suprafetelor curate.
-staniul mareste rezistenta alamelor la coroziune in special in apa de mare.
-fierul imbunatateste caracteristicile mecanice , introducandu-se in alame pana la 1,5%. Peste 1,5% Fe coroziunea aliajului creste simitor.
-manganul imbunatateste, de asemenea, caracteristicile mecanice, mareste rezistenta la temperature ridicate, precum si rezistenta la coroziune.
-nichelul, introdus in detrimetrul continutului de cupru, imbunatateste caracteristicile mecanice, rezistenta la coroziune si la temperature ridicate.
-plumnul favorizeaza prelucrarea materialului prin aschiere, dar inrautateste sudabilitatea aliajului.
-fosforul mareste fluiditatea aliajului (deci si capacitatea de turnare), darscade mult conductivitatea electrica.
Bronzul este un aliaj al cuprului cu staniul (bronz obisnuit)si al cuprului cu aluminiu, cadmiu, beriliu, crom, plumb, telur, titan, argint, zirconiu, etc. (bronzuri speciale).
Bronzurile se caracterizeaza prin duritate mare, rezistenta mare la coroziune si proprietati elasticefoarte bune.

Aluminiu (Al)
Aluminiu este cel mai raspandit metal din scoarta pamantului si se gaseste sub forma de minereuri. Minereurile cele mai importante de aluminiu sunt: bauxite si criolita
Aluminiul este cel mai usor dintre metalele utilizate in tehnica.
In atmosfera umeda, datorita potentialuli sau de electrod foarte negative (-1,3 V), aluminiul este distrus in contact cu metalele tehnice obisnuite.
Caracteristicile aluminiului sunt:
densitatea, = 2,70 ;
temperature de topire, = 658 ̊C ;
conductivitatea electrica, = 37 (la 20 ̊C)
rezistivitatea electrica, = 0,027 (la 20 ̊C)
conductivitatea termica, = 0,53
Principalele utilizari ale aluminiului in industria electrotehnica si electronica sunt :
-fabricarea armaturilor pentru condensatoare cu hartie, condensatoare electrolitice si anod in condensatoarele din circuitele integrate peliculare.
-fabricarea mantalelor de protective a cablurilor electrice, in locul plumbului.
-relizarea infasurailor transformatoarelor si masinilor electrice.
-fabricarea infasurarilor rotoarelor in scurtcircuit ale motoarelor asincone.
-relizarea conductoarelor si cablurilor in transport si distributie a energiei alectrice.
Pentru liniile electrice aeriene, rezistenta mecanica a conductoarelor de aluminiu este insuficienta pentrua a ustine greutatea proprie a conductorului de suprasarcinile provocate de gheata, zapada, vant. Din aceasta cauza conductoarele pentru liniile electrice aeriene se realizeaza din aluminiu cu inima de otel.
Conductoarele de otel-aluminiu au greutatea relative mare, flexibilitate redusa, coeficienti diferiti de dilatare termica a elementelor component.

Argintul (Ag)
Argintul se gaseste in natura sub forma de minereu numit argentite (Ag2S) sau in galenele argentifere (PbAg2S)
Caracteristicile argintului sunt:
densitatea, = 10,5 ;
temperature de topire, = 961 ̊C ;
conductivitatea electrica, = 62,5 (la 20 ̊C)
rezistivitatea electrica, = 0,016 (la 20 ̊C)
conductivitatea termica, = 1,096
Argintul are cea mai mare conductivitate electrica si termica.
El este foarte maleabil si foarte ductil (dintr-un gram de argint se poate obtine un fir lung
de aproximativ 2km; din argint se pot obtine foi cu grosimea de 1/2000 mm)
Aliajul argint cu 3% cupru, cunoscut sun denumirea de argint dur, are duritate foarte
mare si conductivitate electrica si termica apropiate de cele ale argintului pur. Acest aliaj, precum si aliajele argint-cadmiu, argint-aur, argint-platina si argint-paladiu sunt utilizate ca materiale pentru contacte electrice.
Argintul este un component in aliaje de metale pretioase folosite pentru realizarea reostatelor de precizie si etalon.
Aurul (Au)
Caracteristicile aurului sunt:
densitatea, = 19,32 ;
temperature de topire, = 1063 ̊C ;
conductivitatea electrica, = 45,4 (la 20 ̊C)
rezistivitatea electrica, = 0,022 (la 20 ̊C)
conductivitatea termica, = 0,7
Aurul este cel mai ductile si maleabil dintre metale. Din aur se pot obtine foite cu grosimea se 1/10000 mm. El nu oxideaza la nici o temperature.
Aurul pur fiind foarte moale se aliaza cu alte metale (platina, argint, nichel, cobalt, cupru). Titlul aurului intr-un aliaj de aur este exprimat in carate: 24 carate= 100% pur

Platina (Pt)
Caracteristicile platinei sunt :
densitatea, = 21,45 ;
temperature de topire, = 1770 ̊C ;
conductivitatea electrica, = 10,2 (la 20 ̊C)
rezistivitatea electrica, = 0,098 (la 20 ̊C)
conductivitatea termica, = 0,167
Platina este cel mai stabil metal din punct de vedere chimic
Se utilizeaza la realizarea contactelor electrice, fiind in acest caz aliata cu diferite elemente ca : iridium, ruteniu, wolfram, nichel.
Din platina se executa electrozii pentru termocupluri, rezistente pentru cuptoare electrice si are o larga utilizare in industria chimica, datorita stabilitatii sale chimice.

Nichelul (Ni)
Caracteristicile nichelului sunt:
densitatea, = 8,9 ;
temperature de topire, = 1,455 ̊C ;
rezistivitatea electrica, = 0,068 (la 20 ̊C)
In stare pura nichelul se utilizeaza la fabricarea anozilor bailor galvanice si nichelarea metalelor pentru protectia impotriva coroziunii.
Nichelul este component intr-o mare varietate de aliaje de inalta rezistivitate, precum si in aliaje magnetice.

Materiale conductoare nemetalice(electroliti)
Electrolitii sunt materiale in  stare lichida care conduc curentul electric si care,in cursul acestui proces,sufera modificari chimice.
 Electrolitii sunt responsabili de particulele electrice care ajuta organismul sa functioneze normal. Cei mai cunoscuti includ electrolitii de sodiu, potasiu, calciu si magneziu. 

Materiale semiconductoare
Materiale semiconductoare sunt acele materiale care permit trecerea curentului electric in conditii speciale si numai daca primesc energie din exterior.

Materiale izolatoareMaterialele izolatoare sunt caracterizate de proprietate de a nu conduce curentul electric