Elektrijuht

Elektrijuht ehk juht on kasutusel kahes tähenduses:^[1]

1. Füüsikas: hea elektrijuhtivusega ehk väikese eritakistusega aine või materjal;
2. Elektrotehnikas: elektri edastamiseks kasutatav toode, komponent või tarind.

Elektrijuht sisaldab vabalt liikuda võivaid elektrilaenguga osakesi ehk laengukandjaid, mis ongi hea elektrijuhtivuse ja seega väikese elektritakistuse eelduseks. Elektrijuhtivust iseloomustatakse tavaliselt eritakistusega. Materjal loetakse juhiks, kui selle eritakistus ei ületa 10⁻⁶ Ω∙m. Head elektrijuhid on metallid, kus laengukandjateks on elektronid, kuid leidub ka mittemetallilisi elektrijuhte.

Metallide juhtivus tuleneb nende aatomite elektronkatte väliskihi elektronide ehk valentselektronide nõrgast sidemest aatomituumaga. Kõik metallid on keemilised elemendid, mis asuvad Mendelejevi tabelis boori ja polooniumit ühendavast diagonaalist vasakul. Neil on väliskihis alla nelja elektroni ning nad on valmis neid ära andma, et saavutada stabiilsemat olekut. Elektrone saab vähese energiakuluga aatomitest lahti kiskuda, nii et neist võivad saada elektrivoolu kandjad. Niisugust juhtivust nimetatakse elektronjuhtivuseks.

Parimad elektrijuhid on kuld ja hõbe. Et need materjalid on kallid, kasutatakse nende asemel enamasti vaske, mis on samuti hea elektrijuht. Kõik need keemilised elemendid paiknevad perioodilisustabelis samas rühmas ja omavad välises elektronkihis ainult ühte elektroni, mille loovutavad kergesti. Sellest on tingitud ka nende hea elektronjuhtivus. Metalljuhte kasutatakse juhtmete ning elektriseadmete elektrit juhtivate detailide valmistamiseks.

Metallide elektrijuhtivus sõltub ka juhi temperatuurist. Temperatuuri tõusuga eritakistus kasvab ja seega juhtivus halveneb. Juhi materjali elektrijuhtivuse sõltuvust temperatuurist iseloomustab takistuse temperatuuritegur.

Ioonjuhtivusega elektrijuhid on elektrolüüdid, harilikult hapete, aluste või soolade lahused. Nende juhtivus tuleneb sellest, et vees keemiline side dissotsieerub, s.t molekul laguneb katiooniks ja aniooniks, mis on vees vabalt liikuvad. Need võivadki olla elektrivoolu kandjateks.

Plasmal ja tugevasti ioniseeritud gaasil esinevad nii elektron- kui ka ioonjuhtivus.

Materjali, mis elektrit ei juhi, nimetatakse dielektrikuks ehk isolaatoriks. Aineid, mille juhtivus toatemperatuuril on väiksem kui metallidel ja suurem kui dielektrikutel, nimetatakse pooljuhtideks. Puhta pooljuhi elektritakistus on peaaegu sama mis dielektrikul. Kui aga kristallivõresse satuvad võõraatomid (lisandite aatomid), tekivad vabad laengukandjad elektronide või aukude näol ning pooljuht hakkab vähemal või suuremal määral elektrit juhtima, muutudes elektrijuhiks. Erinevalt juhtidest pooljuhtide takistus temperatuuri tõustes väheneb.

Elektrivoolu juhtidena kasutatakse painduvaid ja jäikasid juhte. Painduvateks juhtideks on juhtmed ja kaablid, jäikadeks juhtideks latid jm vooluahelate metallosad. Energia edastamise ahelates on juhtide peamisteks materjalideks vask ja alumiinium, infoedastusahelate komponentides samuti kuld ja hõbe.

Elektrienergia edastamisel kasutatakse juhina ka maad ja vett.

Juhtmetes ja kaablites juhivad voolu sooned. Mitmesoonelise kaabli korral võib soone mõistesse kuuluda ka sooneisolatsioon.

Elektrienergia edastamise ahelates liigitatakse juhte ja mitmesooneliste juhtide sooni järgmiselt:

• tööjuhid, mille kaudu elektrienergiat edastatakse; tööjuhtideks on faasijuhid ja neutraaljuhid;
• kaitsejuhid, mis on vajalikud inimeste ohutuse tagamiseks: kaitsejuhtide abil luuakse kaitsemaandus, s.t kaitsejuhtide kaudu ühendatakse maaga need elektripaigaldise või elektritarviti muidu ohutud osad, mis isolatsioonirikke korral võivad pinge alla sattuda.

Tööjuhid ja kaitsejuhid moodustavad juhistiku. Juhistiku maaga ühendamise viiside järgi eristatakse mitmeid juhistikusüsteeme.^[2]

• Elektrijuhtivus
• Pooljuht
• Ülijuhtivus
• Faasijuht
• Neutraaljuht
• Juhistikusüsteem