Καλώδιο

Το καλώδιο είναι μία κατασκευή που σκοπό έχει την μεταφορά ηλεκτρικού ρεύματος ή μηχανικών δυνάμεων. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιούνται δύο ή περισσότερα σύρματα, συνήθως πλεγμένα το ένα γύρω από το άλλο. Στην ηλεκτρολογία, καλώδιο ονομάζεται ένας μονωμένος αγωγός που χρησιμοποιείται για την μεταφορά ηλεκτρικού φορτίου, ενώ στην μηχανική ονομάζονται εύκαμπτα στοιχεία που μπορούν να φέρουν φορτία.

 Τα καλώδια στην ηλεκτρολογία είναι κατασκευές μονωμένων συρμάτων, που σκοπό έχουν την διέλευση ηλεκτρικού ρεύματος. Χάρη στην εξωτερική μόνωση το ηλεκτρικό ρεύμα μπορεί να μεταφερθεί μέσα από αυτό με ασφάλεια. Στη μηχανική καλώδια καλούνται εύκαμπτα κυλινδρικά στοιχεία μεγάλου μήκους σε σχέση με τη διάμετρο τα οποία μπορούν να φέρουν μόνον εφελκυστικές (αξονικές) τάσεις (αν και όταν καμπυλώνονται μπορούν να φέρουν και κάθετες δυνάμεις, βλέπε σχήμα). Τα καλώδια υλοποιούνται με αλυσίδες, με αρθρωτές ράβδους, με συρματόσχοινα κ.ο.κ.. Χρησιμοποιούνται για παράδειγμα σε κατασκευές όπως οι καλωδιωτές γέφυρες. Τα καλώδια εμφανίστηκαν αμέσως μετά την ανακάλυψη του συνεχούς ηλεκτρικού ρεύματος. Μέχρι τότε δεν υπήρχε ανάγκη μεταφοράς του, παρά μόνο το ηλεκτρικό φορτίο που παραγόταν από χημικές ουσίες ή άλλες διαδικασίες μεταφερόταν σε δοχεία Leden μέσω χάλκινων συρμάτων. Μετά την ανακάλυψή τους άρχισαν να διαδίδονται σιγά-σιγά σε ορισμένες βιομηχανικές και βιοτεχνικές μονάδες μαζί με περιορισμένες ηλεκτρικές ανακαλύψεις. Μετά από καιρό ανακαλύφθηκε ότι το ηλεκτρικό ρεύμα είναι ένας πολύ καλός φορέας ενέργειας και η κατασκευή και χρήση των καλωδίων συστηματοποιήθηκε. Άρχισαν να εμφανίζονται τα εργοστάσια παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας και δημιουργήθηκαν τα πρώτα εκτεταμένα δίκτυα καλωδίων για τη διανομή του παραγόμενου ρεύματος. Ένα σημαντικό φαινόμενο των καλωδίων είναι οι απώλειες ενέργειας σε θερμική ενέργεια Joule. Η ποσότητά της Q είναι : Q = I 2 R t {\displaystyle \mathbf {Q} =I^{2}Rt} όπου R είναι η ωμική αντίσταση του υλικού, I η ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος, t ο χρόνος διέλευσης του ηλεκτρικού ρεύματος μέσα στο καλώδιο. Παρόλ' αυτά τα καλώδια παραμένουν η καλύτερη επιλογή για την μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας. Υπάρχουν πολλών ειδών καλώδια και εξυπηρετούν διαφορετικούς σκοπούς: Καλώδια υψηλής τάσης: Για τη μεταφορά ρεύματος από τα εργοστάσια παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος στις εγκαταστάσεις. Καλώδια χαμηλής τάσης: Για τη διανομή του ρεύματος σε κτίρια. Καλώδια για εντοιχισμό: Για τη μεταφορά ρεύματος εντός των κτηρίων ως μόνιμη ηλεκτρολογική εγκατάσταση. Υπόγεια καλώδια: Για την υπόγεια μεταφορά ρεύματος. Υποθαλάσσια καλώδια. Καλώδια συσκευών: Μεταφέρουν ρεύμα από την πρίζα στη συσκευή.Εκτός από ενέργεια τα καλώδια μεταφέρουν και οτιδήποτε άλλο μεταφέρεται μέσω του ρεύματος. Έτσι υπάρχουν και: Καλώδια τηλεφωνίας (PSTN): Για τη μεταφορά ηλεκτρικών σημάτων φωνής, χαμηλής πιστότητας. Καλώδια μεταφοράς ήχου: Για τη μεταφορά ήχου υψηλής πιστότητας, όπως στα μεγάφωνα και τα μικρόφωνα. Καλώδια δεδομένων (data) για τοπικά δίκτυα (LAN): Μεταφέρουν δεδομένα υπολογιστή σε μέτριες σχετικά αποστάσεις. Βασική διαφορά τους με τις εσωτερικές καλωδιώσεις των υπολογιστών είναι πως στις δεύτερες οι μεταβολές των σημάτων είναι πολύ πιο απότομες, ώστε να επιτυγχάνεται μέγιστος ρυθμός μετάδοσης. Αντίθετα, στα καλώδια δεδομένων για τοπικά δίκτυα, τα δεδομένα μεταφέρονται διαμορφωμένα πάνω σε αναλογικό σήμα, θυσιάζοντας τον ρυθμό μετάδοσης υπέρ της αξιόπιστης μεταφοράς του σήματος. Καλώδια δικτύου WAN (ISDN ή ADSL): Για τη μεταφορά πληροφοριών δικτύου και Διαδικτύου σε μεγάλες αποστάσεις. Όπως και στα καλώδια δεδομένων για τοπικά δίκτυα, χρησιμοποιείται αναλογική διαμόρφωση με σκοπό την επίτευξη ακόμη πιο μεγάλων αποστάσεων σύνδεσης. Καλώδια ηλεκτρονικών συσκευών: Μεταφέρουν σήματα από περιφερειακές συσκευές στον υπολογιστή, π.χ. μέσω του πρωτοκόλλου USB ή Firewire. Καλώδια μεταφοράς σημάτων: Εμφανίζονται στην τηλεόραση, το ραδιόφωνο, τις κεραίες και τα λοιπά. Οπτικές ίνες: Δε μεταφέρουν ρεύμα, αλλά φως. Καταχρηστικά εντάσσονται στα καλώδια λόγω της ομοιότητας στην εξωτερική εμφάνιση και την κατασκευή. Μεταφέρουν φως είτε για να χρησιμοποιηθεί σε άλλο σημείο από την πηγή, ή ως σήμα. Θεωρείται ότι θα φέρουν επανάσταση στον τομέα των καλωδίων. Σύρμα: Μεταλλικό γραμμικό αντικείμενο. Έχει άμεση σχέση με την ολκιμότητα των μετάλλων. Λόγω του σχήματος του μπορεί να παραμορφωθεί εύκολα όταν ασκούνται πλάγιες δυνάμεις. Έχει μεγάλη αντοχή στον εφελκυσμό και είναι ηλεκτρικά αγώγιμο λόγω του υλικού του.Αγωγός: Κάθε σώμα που χρησιμοποιείται για τη ροή ηλεκτρικού ρεύματος μέσα σε αυτό. Συνήθως έχουν το σχήμα των συρμάτων και ένα τουλάχιστον από τα υλικά τους είναι μέταλλο.Μονόκλωνο καλώδιο: Καλώδιο που αποτελείται από ένα σύρμα ή μεταλλικό πυρήνα.Πολύκλωνο καλώδιο: Καλώδιο που αποτελείται από πολλά επιμέρους σύρματα ή νήματα ή μεταλλικούς πυρήνες, που δεν είναι απομονωμένα μεταξύ τους. Καλώδιο κατηγορίας 5 Υποβρύχιο καλώδιο Καλώδιο CAT7 Καλώδιο CAT3 Καλώδιο CAT1 Καλώδιο ηχείων Καλώδιο CAT6 MIDI SATA LNB Ηλεκτρονικός υπολογιστής Υπολογιστής ταμπλέτα