Dây điện của bạn đang được giữ bí mật-và thành thật mà nói, cứ 10 người thì có 9 người hoàn toàn thất bại khi chọn đúng dây! Nhưng nếu bạn hiểu được ba lớp chính của chúng hoạt động như thế nào, bạn sẽ tiết kiệm cho mình rất nhiều thời gian, tiền bạc và không phải đau đầu về sau.
Tất cả chúng ta đều coi điện hiện đại là điều đương nhiên phải không? Nhưng bạn đã bao giờ dừng lại để nhìn vào sợi dây điện cũ kỹ nhàm chán ở góc tường nhà mình chưa? Hôm nay, chúng ta hãy cùng quỳ xuống và "lắng nghe" xem những "mạch máu đô thị" này nói gì nhé-chúng thú vị hơn vẻ ngoài rất nhiều.
Khi dòng điện chạy qua một sợi dây giống như một chiếc xe đua, vật dẫn điện chính là đường chạy của nó. Mặc dù luôn được giấu kín nhưng lõi kim loại này chính là ngôi sao của toàn bộ sợi cáp. Tôi đã thấy rất nhiều người chọn cáp chỉ bằng cách kiểm tra độ dày của lớp bên ngoài-hoàn toàn bỏ qua phần quan trọng nhất này! Nó giống như mua một chiếc ô tô chỉ vì bạn thích lớp sơn; bạn đang nhận được những ưu tiên sai lầm.
Chúng ta hãy phóng to những thứ nhỏ bé: Bên trong một dây dẫn bằng đồng (rộng chưa đến một centimet!), về cơ bản, các electron đang thực hiện một "cơn sốt Lễ hội mùa xuân" (bạn biết đấy, cơn sốt du lịch điên cuồng hàng năm của người Trung Quốc). Trong mỗi milimét khối đồng nguyên chất, có một tâm trí-thổi các electron tự do có kích thước 8,5 × 10²² sẵn sàng di chuyển. Đồng từ lâu đã là chất dẫn điện hàng đầu không chỉ vì nó mang điện cực tốt (58,0 × 10⁶ S/m, nếu bạn quan tâm đến các con số) mà còn vì nó linh hoạt-nên cáp có thể uốn cong nhiều lần mà không làm đứt "đường ray". Có lần tôi đến thăm một nhà máy sản xuất dây cáp và quan sát quá trình: một thỏi đồng nặng biến thành những sợi dây mỏng-như sợi tóc trên dây chuyền lắp ráp, giống như một phép thuật. Những sợi dây dày 0,15mm{12}}đó xoắn lại với nhau, giống như bím tóc của một cô gái hay những đường dây điện rối rắm trong thành phố.
Gần đây, dây dẫn bằng nhôm cũng đang quay trở lại. Một anh chàng làm việc ở công ty điện lực đã kể cho tôi một phép toán: với cùng khả năng mang điện-, nhôm làm cho cáp nhẹ hơn 30%. Đó là một vấn đề lớn đối với những dự án-điện áp cao siêu dài (chẳng hạn như những dự án kéo dài hàng km). Nhưng vấn đề là-đồng và nhôm là đối thủ-ít quan trọng. Đồng có khả năng truyền điện tốt hơn, nhưng nó có những "điểm rỉ sét" màu xanh lá cây khi bị ẩm. Nhôm nhẹ hơn và rẻ hơn nhưng các kỹ sư ghét phải xử lý quá trình oxy hóa ở các mối nối{10}nó giống như một quả bom hẹn giờ nhỏ.
Tiếp theo: lớp cách nhiệt, về cơ bản là lớp bảo vệ tốt nhất cho dây dẫn. Nó nằm gần dây dẫn và giữ cho các siêu electron đó không thoát ra ngoài-như một rào cản trong suốt. Có lần tôi giúp làm công việc vòng quanh ở một chung cư cũ. Khi chúng tôi tháo một sợi dây 20-năm{6}}cũ, người bảo trì chỉ vào lớp cách điện và nói đùa: "Loại nhựa này đáng tin cậy hơn một số loại nhựa khác! Nó giữ cho các electron không bị 'gian lận' (đọc: đoản mạch) trong nhiều thập kỷ."
Chọn vật liệu cách nhiệt phù hợp là nơi khoa học vật liệu trở nên thú vị. Vật liệu cách nhiệt PVC thông thường? Đó là hỗn hợp của polyvinyl clorua và chất làm dẻo-đủ đậm đặc để bảo vệ nhưng đủ linh hoạt để hoạt động. Đối với những nơi nóng (như gần máy công nghiệp), polyetylen liên kết chéo (XLPE) được sử dụng. Các phân tử của nó liên kết với nhau theo mô hình 3D, vì vậy nó có thể xử lý nhiệt 90 độ như dân chuyên nghiệp.
Nhưng vật liệu cách nhiệt không chỉ bảo vệ dây dẫn. Khi nhiều dây cáp được bó lại với nhau (chẳng hạn như trong tủ nối dây của tòa nhà), lớp cách điện sẽ giúp chúng không "đấu tranh"-duy trì "khoảng cách xã hội", nếu bạn muốn. Tôi đã từng xem một thử nghiệm ở phòng thí nghiệm điện: một sợi cáp 10kV có một vết nứt nhỏ 0,1 mm ở lớp cách điện và các dây cáp gần đó bắt đầu phát sáng-như những vòng cung nhỏ đang nhảy múa. Nó thật hoang dã và là một lời nhắc nhở hoàn toàn về lý do tại sao cách nhiệt lại quan trọng.
Cuối cùng là lớp vỏ bọc-lớp bảo vệ bên ngoài của cáp. Tôi chụp những bức ảnh trong cơn bão cách đây vài năm mà tôi vẫn không thể quên: thành phố bị ngập lụt, nhưng khi chúng tôi đào được một sợi cáp từ đống đổ nát, lớp vỏ PE của nó vẫn giữ chắc chắn, bảo vệ mọi thứ bên trong. Cái vỏ đó? Nó giống như cách nói của cáp, "Hãy mang theo thời tiết-Tôi có thể xử lý được."
Vật liệu vỏ bọc cũng giống như phép thuật công nghiệp. Vỏ bọc PVC thông thường là vật liệu cứng-dày dưới 1 mm nhưng có thể chịu được các vết xước hàng ngày. Vỏ bọc polyethylene cho cáp chôn? Họ giống như những thợ lặn đã qua đào tạo, luôn mạnh mẽ ngay cả trong vùng đất tối và ẩm ướt. Nhưng chất cao su tổng hợp mà tôi yêu thích-thứ này đã được phát minh vào những năm 1930 và nó vẫn còn được sử dụng mạnh mẽ trong các nhà máy hóa chất, nơi không khí đầy sương axit. Đó là những gì tôi gọi là vượt thời gian!
Tuy nhiên, điều thú vị thực sự đang diễn ra ở cấp độ nano. Gần đây, một phòng thí nghiệm của trường đại học đã tạo ra một lớp vỏ composite mới: họ trộn các hạt nano silica vào vật liệu thông thường và nó có khả năng chống mài mòn-cao hơn 300%. Thật điên rồ làm sao những hạt nhỏ bé lại có thể tạo ra sự khác biệt lớn như vậy, phải không?
Chào mừng bạn chia sẻ ý kiến của mình với tôi qua email:julyliu403@gmail.com
