Jak zrobić dobry przewodnik ciepła i elektryczności?

Zawartość

• Związek
• Materiały
• Nadprzewodniki

Dobre przewodniki ciepła to materiały, które łatwo się nagrzewają i przenoszą ciepło z pewnej odległości. Podobnie, dobrymi przewodnikami elektryczności są materiały, które przenoszą prąd elektryczny na odległość z minimalną stratą energii na ciepło, ze względu na jego odporność. Jako substancje zdolne do przenoszenia energii z niewielkimi stratami, przewodniki mają wiele zastosowań w przemyśle i fizyce doświadczalnej.

Miedź jest szeroko stosowana jako przewodnik energii elektrycznej (obraz kabla miedzianego autorstwa Witolda Krasowskiego z Fotolia.com)

Związek

Ogólnie rzecz biorąc, materiały, które są dobrymi przewodnikami ciepła, są również dobrymi przewodnikami elektryczności. Ta zależność dotyczy w szczególności metali, które w tym przypadku nazywane są prawem Wiedemanna-Franza. Jest jednak bardziej weryfikowalny w warunkach temperatury otoczenia, ponieważ im wyższa temperatura, tym bardziej metal przewodzi ciepło, mimo że przewodzi mniej prądu.

Materiały

Obecnie nanorurki diamentowe i węglowe są znane jako najbardziej efektywne przewodniki (z wyjątkiem nadprzewodników) odpowiednio ciepła i elektryczności. Jednak sztywność i wysokie koszty sprawiają, że nie są one przystępną cenowo aplikacją. W tym celu zwykle stosuje się metale. Srebro i złoto są doskonałymi kierowcami, ale kosztują też trochę drogo. Miedź wykazuje podobną wydajność i jest znacznie tańsza, a także bardzo plastyczna. Dlatego najlepszą opcją na stworzenie wspólnego przewodnika ciepła i elektryczności jest podniesienie cewki miedzianych przewodów i zamontowanie w żądanej konfiguracji. Izoluj w razie potrzeby, w zależności od rodzaju zadania, które zostanie wykonane.

Nadprzewodniki

Rzadka klasa materiałów jest znana jako nadprzewodniki i działają one jako doskonałe przewodniki elektryczności (ale nie ciepła) w pewnych bardzo specyficznych warunkach. Materiały te mogą przenosić prąd elektryczny bez utraty energii (z powodu oporu) przez nieokreślony czas. Jednak materiały nadprzewodzące zachowują się w ten sposób tylko wtedy, gdy są chłodzone do temperatur, które są zwykle zbyt niskie, aby mogły być odtwarzane poza laboratoriami. Dlatego nie są realistyczną opcją dla projektów domowych.