Sähköjohto
Sähköjohto on sähköä johtavasta aineesta, johteesta valmistettu, virtapiirin osaksi kytketty lanka tai monen langan yhdistelmä, jota pitkin sähkövirta kulkee. Sähköjohdot tehdään yleensä kuparista tai alumiinista ja ne eristetään muovi- tai kumieristevaipalla. Sähköjohtoon voi kuulua liittimet, joilla se voidaan kiinnittää helposti-irrotettavaksi kohteeseensa.
Moninapaista sähköjohtoa kutsutaan "kaapeliksi". Sähköjohtoja ja -kaapeleita valmistetaan moniin käyttötarkoituksiin ja monenlaisiin olosuhteisiin: niitä valmistetaan muun muassa korkeille jännitteille, korkeisiin lämpötiloihin ja kestämään erityistä mekaanista rasitusta (robottikaapelit) ja kemiallista rasitusta (erityiset vaippamateriaalit). Radiotekniikassa ja tietoliikenteessä tarvitaan "suojattuja kaapeleita" (rakenteeseen lisätty suojavaippa). Korkeilla taajuuksilla pitkä kaapeli muodostaa aina siirtolinjan, jolla oleva tietty siirtoimpedanssi täytyy ottaa huomioon signaalinsiirrossa.
Johdon paksuus ilmaistaan poikkipinta-alana/mm². Yleisimmät paksuudet ovat 0,5; 0,75; 1,0; 1,5; 2,5; 4; 6; 10; 16 ja 25 mm². Kaapelin virrankesto riippuu poikkipinta-alasta - tavanomaisissa olosuhteissa 1,5 mm²:n kuparijohdin kestää noin 10 A:n virran. Johtimen sisäinen resistanssi, eli vastus luonnollisesti kasvaa johtimen pituuden kasvaessa. Tämä on syytä ottaa huomioon käytettäessä esim. pitkiä jatkojohtoja. Sähköjohtimen virrankeston ylittävä virta kuumentaa sähköjohdinta. Kuumeneminen on epäedullinen ilmiö sähkönsiirrossa. Sen takia sähköenergiaa muuttuu lämpöenergiaksi vähentäen siirron hyötysuhdetta. Kuumeneva sähköjohto voi olla myös turvallisuusriski ympäristölle tulipalon muodossa.
Johdon resistanssi voidaan laskea pituudesta ja poikkipinta-alasta, kun tiedetään johdon materiaalin ominaisvastus:
Tässä "ρ" on ominaisvastus, "l" johdon pituus ja "A" poikkipinta-ala.
Jos lämpötila on tavanomaisesta poikkeava, sen vaikutus ominaisvastukseen pitää myös huomioida.
Suoran johdon induktanssi voidaan arvioida kaavalla:
Tässä kaavassa "l" on pituus / cm ja "r" on säde / cm ja tuloksena on induktanssi "L" nanohenryinä.
Tästä voidaan edelleen laskea tietyllä taajuudella johdon vaihtovirtavastus eli reaktanssi ohmeina.
"Laskentaesimerkki:" Metrin mittaisen johdon, jonka halkaisija on 1 mm, induktanssi on 2·100(ln(2·100/0,05)-1) nH = 200·(ln(4000)-1) nH = noin 200·7,3 nH = noin 1,5 μH
Korkeilla taajuuksilla skin-efekti aiheuttaa virran pakkaantumisen johdon pintaosiin.
Asennustapa
Poikkeuksia esiintyy työmaakeskuksissa, joissa virrat voivat olla suurempia "tilapäiskäytön" takia ja jatkojohdoissa.
Kaapelit mitoitetaan kuormitettavuuden mukaan yhtä kokoa suuremmiksi siksi, että ne kestäisivät oikosulkuvirran.
Yli 16 mm²:n kuparimaakaapeleita käytetään nykyään harvoin kuparin kalleuden vuoksi.
Alumiinikaapeleita käytetään harvoin muussa kuin ilma- ja maakaapeliasennuksissa.
Poikkeuksia esiintyy työmaakeskuksissa, joissa virrat voivat olla suurempia "tilapäiskäytön" takia.
Kaapelit mitoitetaan kuormitettavuuden mukaan yhtä kokoa suuremmiksi siksi, että ne kestäisivät oikosulkuvirran.
Ensimmäisenä sähkön johtuvuusominaisuuden havaitsi saksalainen Otto von Guericke 1600-luvulla. Hän ei kuitenkaan ymmärtänyt löytönsä merkitystä. Gray huomasi sähkönjohtavuuden hankaussähköä tuottavan lasiputken kanssa tehtyjen kokeidensa yhteydessä. Hän yhdisti lasiputken pellavalankoihin ja myöhemmin silkkilankoihin, joita pitkin sähköä voitiin siirtää. Gray kokeili monia aineita ja huomasi toisten esineiden kelpaavan johtimiksi ja toisten eristeiksi. Eristeet osoittautuvat samoiksi kuin aiemmin William Gilbertin määrittelemät sähköiset aineet, joita hankaamalla syntyi sähköisiä ilmiöitä.