Все металлы проводят электричество медь металл

Проводники электрического тока представляют собой металлические материалы с подвижными электрически заряженными частицами, называемыми «электронами».

Когда электрический заряд подается на металл в определенных точках, электроны будут двигаться и пропускать электричество.

Материалы с высокой подвижностью электронов являются хорошими проводниками, а материалы с низкой подвижностью электронов не являются проводниками и называются «изоляторами».

Но какие же материалы являются наиболее качественными проводниками? Безусловно, это металлы, а какие именно, расскажем ниже.

Медь и серебро

Серебро – лучший проводник электричества, поскольку он содержит большее количество подвижных атомов (свободных электронов). Для того чтобы материал был хорошим проводником, электричество, прошедшее через него, должно перемещать электроны; чем больше свободных электронов в металле, тем больше его проводимость. Однако серебро дороже других материалов и обычно не используется, если оно не требуется для специализированного оборудования, такого как спутники или монтажные платы. Медь менее проводящая, чем серебро, но дешевле и обычно используется в качестве эффективного проводника в бытовых приборах. Большинство проводов и проволок содержат медь, а сердечники электромагнитов обычно обмотаны медным проводом. Медь также легко припаивается и формируется в провода, поэтому ее обычно используют, когда требуется большое количество проводящего материала.

Алюминий

Алюминий при сравнении по удельному весу на самом деле более проводящий, чем медь, и стоит дешевле. Алюминиевый материал используется в бытовых изделиях или в проводке, но это не всегда так, поскольку он имеет несколько структурных недостатков. Например, алюминий имеет тенденцию образовывать электрически стойкую поверхность оксида в электрических соединениях, что может привести к перегреву соединения. Все же алюминий используется алюминий для высоковольтных линий электропередач (например, телефонных кабелей), которые могут быть обрамлены в сталь для дополнительной защиты.

Золото

Золото является хорошим электрическим проводником, и оно не окисляется, как другие металлы при воздействии воздуха. Например, сталь или медь могут окисляться (корродировать) при длительном воздействии кислорода. Золото является одним из самых дорогих металлов и используется только для определенных материалов, таких как компоненты печатных плат или небольшие электрические разъемы. Некоторые материалы могут иметь золотое покрытие в качестве проводника.

Сталь и латунь

Сталь представляет собой сплав железа, который также является проводником, и является негибким металлом, который сильно корродирует при воздействии воздуха. Его трудно отливать, поэтому сталь редко используется в небольших устройствах или механизмах; вместо этого сталь применяется для герметизации других проводников или для создания большой конструкции. Латунь, которая также является сплавом, представляет собой растягивающийся металл, который позволяет легко изгибать созданные структуры. Он менее коррозионный, чем сталь, он проводящий, но не очень эффективный проводник, и он дешевле.

© digitrode.ru

Электропроводность: объяснение, формулы, единица измерения, таблица

Почему медь проводит электричество лучше, чем вода? Прочитав эту статью, вы больше не будете задавать себе больше этот вопрос. Далее мы обсудим электропроводность и рассмотрим формулы, которые описывают это понятие. Наконец, вы можете проверить свои знания на двух примерах.

Простое объяснение.

Электропроводность – это физическая величина, которая описывает насколько хорошо определенный материал проводит электричество.

Формулы

Существует три различных формульных обозначения удельной электропроводности σ (греч. сигма), k (каппа) и γ (гамма). В дальнейшем мы будем использовать σ. Формула электропроводности, также называемой удельной электропроводностью, описывается формулой:

σ = 1 / ρ .

Здесь ρ называется удельным сопротивлением. Вы можете рассчитать электрическое сопротивление R проводника с учетом его параметров следующим образом: R = ( ρ * l ) / S .

Таким образом, сопротивление R равно удельному сопротивлению ρ , умноженному на длину проводника l, деленному на площадь поперечного сечения S. Если теперь вы хотите выразить эту формулу через удельную электропроводность σ = 1 / ρ , полезно знать, что электрическая проводимость G проводника выражается следующим образом: G = 1 / R .

• Если в верхнюю формулу подставить удельную электропроводность σ и электрическую проводимость G, то получится следующее: 1 / G = ( 1 / σ ) * ( l / S ) .
• Путем дальнейшего преобразования можно получить выражение: G = σ * S / l .
• С помощью электропроводности можно также описать важную зависимость между плотностью электрического тока и напряженностью электрического поля с помощью выражения: J = σ * E .

Единица измерения

Единицей удельной электропроводности σ в СИ является: [ σ ] = 1 См/м ( Сименс на метр ).

Эти единицы определяются по формуле G = σ * S / l . Если решить эту формулу в соответствии с σ, то получим σ = G * l / S .

1. Единица измерения электрической проводимости G задается как: [ G ] = 1 / σ = 1 См ( Сименс, международное обозначение: S ).
2. Если теперь ввести в формулу все единицы измерения, то получится:
3. [ σ ] = 1 См * 1 м / м2 = 1 См / м .

Вы также будете чаще использовать единицы измерения См / см , м / Ом * мм2 или См * м / мм2 . Вы можете преобразовать отдельные измеряемые переменные так: См / см = См / 10-2 м и так: м / Ом * мм2 = См * м / мм2 = См * м / 10-3 м * 10-3 м = 106 См / м .

Электропроводность металлов

В зависимости от количества свободно перемещающихся электронов один материал проводит лучше, чем другой. В принципе, любой материал является проводящим, но в изоляторах, например, протекающий электрический ток ничтожно мал, поэтому здесь мы говорим о непроводниках.

В металлических связях валентные электроны, т.е. крайние электроны в атоме, свободно подвижны. Они расположены в так называемой полосе проводимости. Находящиеся там электроны образуют так называемый электронный газ.

Соответственно, металлы являются сравнительно хорошими проводниками. Если теперь подать электрическое напряжение на металл, валентные электроны медленно движутся к положительному полюсу, потому что он их притягивает.

Рис. 1. Движение электронов в металле

На рисунке 1 видно, что некоторые электроны не могут быть притянуты непосредственно к положительному полюсу, потому что на пути стоит, так сказать, твердое атомное ядро. Там они замедляются и в некоторой степени отклоняются. Именно поэтому электроны не могут ускоряться в металле бесконечно, и именно так возникает удельное сопротивление или электропроводность.

Теперь вы также можете измерить удельную электропроводность в металле с помощью следующей формулы: σ = ( n * e2 * τ ) / m .

В этой формуле n означает число электронов, e – заряд электрона, m – массу электрона, а τ – среднее время полета электрона между двумя столкновениями.

Таблица удельной электропроводности

Для большинства веществ уже известны значения удельной электропроводности. Некоторые из них вы можете найти в следующей таблице ниже. Все значения в этой таблице действительны для комнатной температуры, т.е. 25°C.

Тест на проверку логичности умозаключений

Знание логики позволяет деловым людям и специалистам в области экономики точно и аргументировано строить свою профессиональную речь, определять требования рынка и избегать несогласованности в профессиональных действиях.

Алгоритм

Испытуемым предъявляются задания. В каждом задании два связанных между собой суждения и вывод-умозаключение. Некоторые умозаключения правильные, а другие заведомо неправильные. Требуется определить, какие выводы правильные, а какие ошибочные. Время обдумывания каждого задания — десять секунд.

Задания

1. Все металлы проводят электричество. Ртуть — металл. Следовательно, ртуть проводит электричество.

2. Все арабы смуглы. Ахмед смугл. Следовательно, Ахмед — араб.

3. Некоторые развитые страны — члены НАТО. Япония — развитая страна. Следовательно, Япония — член НАТО.

4. Все Герои Советского Союза награждались орденом Ленина. Иванов награжден орденом Ленина. Следовательно, Иванов — Герой Советского Союза.

5. Лица, совершающие преступления, привлекаются к уголовной ответственности. Петров не совершал преступлений. Следовательно, Петров не привлекался к уголовной ответственности.

6. Все студенты высшей школы изучают логику. Смирнов изучает логику. Следовательно, Смирнов — студент вуза.

7. Некоторые работники 2-го управления — юристы. Фомин — юрист. Следовательно, Фомин — работник 2-го управления.

8. Все граждане России имеют право на труд. Иванов гражданин России. Следовательно, Иванов имеет право на труд.

9. Все металлы куются. Золото — металл. Следовательно, золото куется.

10. Когда идет дождь — крыши домов мокрые. Крыши домов мокрые. Следовательно, идет дождь.

11. Все коммунисты выступают против войны. Джонс выступает против войны. Следовательно, Джонс — коммунист.

12. Все коренные жители Конго — черные. Мухамед — черный. Следовательно, Мухамед — житель Конго.

13. Все студенты 3-го курса выполнили нормы ГТО второй ступени. Володя выполнил норму ГТО второй ступени. Следовательно, Володя — студент 3-го курса.

14. Некоторые капиталистические страны входят в Европейский союз. Австрия — капиталистическая страна. Следовательно, Австрия входит в Европейский союз.

Ключ

ВНИМАНИЕ! Данные ответов написаны белыми буквами на белом фоне. Чтобы увидеть их, выделите мышью область ниже.

Номера умозаключений, которые следует признать верными: 1, 8, 9.Все остальные умозаключения следует признать ошибочными, неверными.

• Если у испытуемого умозаключения определены иначе, это оценивается как ошибки.
• Оценка

Анатолий БaтaршeвПо материалам «Elitarium»

Оцените публикацию

Тест на проверку логичности умозаключений

Логика позволяет деловым людям и специалистам в области экономики точно и аргументированно строить свою профессиональную речь, определять требования рынка и избегать несогласованности в профессиональных действиях.

Алгоритм теста

Испытуемым предъявляются задания. В каждом задании два связанных между собой суждения и вывод-умозаключение. Некоторые умозаключения правильные, а другие заведомо неправильные. Требуется определить, какие выводы правильные, а какие ошибочные. Время обдумывания каждого задания — десять секунд.

Задания

1. Все металлы проводят электричество. Ртуть — металл. Следовательно, ртуть проводит электричество.
2. Все арабы смуглы. Ахмед смугл. Следовательно, Ахмед — араб.
3. Некоторые развитые страны — члены НАТО. Япония — развитая страна. Следовательно, Япония — член НАТО.
4. Все Герои Советского Союза награждались орденом Ленина. Иванов награжден орденом Ленина. Следовательно, Иванов — Герой Советского Союза.
5. Лица, совершающие преступления, привлекаются к уголовной ответственности. Петров не совершал преступлений. Следовательно, Петров не привлекался к уголовной ответственности.
6. Все студенты высшей школы изучают логику. Смирнов изучает логику. Следовательно, Смирнов — студент вуза.
7. Некоторые работники 2-го управления — юристы. Фомин — юрист. Следовательно, Фомин — работник 2-го управления.
8. Все граждане России имеют право на труд. Иванов гражданин России. Следовательно, Иванов имеет право на труд.
9. Все металлы куются. Золото — металл. Следовательно, золото куется.
10. Когда идет дождь — крыши домов мокрые. Крыши домов мокрые. Следовательно, идет дождь.
11. Все коммунисты выступают против войны. Джонс выступает против войны. Следовательно, Джонс — коммунист.
12. Все коренные жители Конго — черные. Мухамед — черный. Следовательно, Мухамед — житель Конго.
13. Все студенты 3-го курса выполнили нормы ГТО второй ступени. Володя выполнил норму ГТО второй ступени. Следовательно, Володя — студент 3-го курса.
14. Некоторые капиталистические страны входят в Европейский союз. Австрия — капиталистическая страна. Следовательно, Австрия входит в Европейский союз.

Ключ

Номера умозаключений, которые следует признать верными: 1, 8, 9. Все остальные умозаключения следует признать ошибочными, неверными.

Если у испытуемого умозаключения определены иначе, это оценивается как ошибки.

Оценка

Знание логики позволяет деловым людям и специалистам в области экономики точно и аргументировано строить свою профессиональную речь, определять требования рынка и избегать несогласованности в профессиональных действиях.

Изучение прикладной логики позволит вам научиться применять логику принятия решения в условиях определенности, неопределенности и риска; логику спора и логику общения; логику конфликтов (межличностных, политических, экономических) и т. д. 

Анатолий Бaтaршeв, доктор педагогических наук, кандидат психологических наук, действительный  СТАТЬИ на эту же ТЕМУ

Медь известна как хороший проводник и уступает только серебру. Но почему её не используют в линиях электропередач?

Всё дело в том, что четыре первых позиции в списке самых проводящих металлов занимают поочерёдно: серебро (удельное электрическое сопротивление 15.9 нОм∙м при температуре 20 °C), медь (16.8 нОм∙м), золото (22.1 нОм∙м), алюминий (26.5 нОм∙м).

Иллюстрация: Wikimedia Commons/Materialscientist/CC BY 3.0 /АлюминийИллюстрация: Wikimedia Commons/Materialscientist/CC BY 3.0 /Алюминий

• Очевидно, что самыми доступными и распространёнными в приведённом списке являются именно алюминий и медь.
• Медь действительно хорошо проводит электричество, но в качестве проводника в линиях электропередач всё же используют алюминий.
• Для того, чтобы убедиться в правильности сделанного выбора стоит сопоставить оба металла по всем ключевым, в данном случае, факторам.
• Можно сказать, что проводимость алюминия очень близка по своему значению к проводимости меди, однако при эквивалентном размере проводов алюминий теряет на 63% больше мощности нагрев, вычисляемой как I²R.

Но алюминий обладает свойствами, которые выводят его в лидеры при очном споре с медью за право использоваться в линиях электропередач. Кроме того необходимо учитывать практическую составляющую.

Соотношение плотности Al (2.7 г/см³) к плотности Cu (8.96 г/см³) составляет примерно 1 к 3. А это даёт серьёзное техническое преимущество.

Можно увеличить площадь поперечного сечения алюминиевой проволоки в 2 раза (увеличив диаметр провода в 1.41 раза). При таких показателях потери мощности на нагрев уже будут меньше, чем у меди на 20%, а относительный вес, за счёт меньшей плотности, ниже примерно на 30%.

Поэтому строительство опор будет дешевле, они не должны быть настолько прочными и могут находиться дальше друг от друга,чем при использовании Cu.

Иллюстрация: Public DomainИллюстрация: Public Domain

Второй ключевой пункт это стоимость. Самым дорогим металлом из самых проводящих является Au, более чем в 9000 раз дороже Cu за один килограмм. Цена серебра за аналогичный вес превосходит цену меди приблизительно в 100 раз. В то время как алюминий дешевле раза в 4 (цены на металлы колеблются, поэтому соотношения примерные).

То есть, даже если использовать соотношение веса 2 к 3, как в примере выше, то удельная стоимость Al не будет доходить даже до 17% стоимости меди.

Стоит отметить, что средняя стоимость высоковольтных линий электропередач за один километр составляет свыше десятка миллионов рублей, речь идёт, вероятно, об алюминиевых проводах.Если бы использовалась медь, то стоимость легко может увеличиться,как минимум, вдвое.

Иллюстрация: Wikimedia Commons/Didier Descouens/CC BY-SA 4.0 /МедьИллюстрация: Wikimedia Commons/Didier Descouens/CC BY-SA 4.0 /Медь

Итак, если использовать алюминиевую проволоку в 1.

4 раза толще,чем в случае применения медной:• сопротивление снижается на 20%, потери мощности на нагрев снижаются с 6% до 5%, экономя 1% всей генерируемой и передаваемой электроэнергии на долгие годы• за счёт меньшего веса, ниже затраты на строительство опор, с точки зрения материала минимум на 30%• экономия более 80% за счёт разницы стоимости самой проволоки Al и Cu

Но на практике не всё так однозначно. Алюминиевые провода в линиях электропередач обычно имеют стальной сердечник для большей прочности. За счёт скин-эффекта ток течёт преимущественнов поверхностном слое.

Существуют обширные расчёты, целью которых является поиск оптимального количества алюминия, наиболее рационального, обеспечивающего быструю окупаемость. Затраты на строительство разовые, а эффективность работы постоянна.

Обязательно подписывайтесь, Вам также понравится:• Самый распространённый металл на ЗемлеСамый твёрдый металл• Самый плотный элементСамый прочный металл на Земле• Почему мы используем в домах переменный ток, а не постоянный?• Почему видно различные цвета, если закрыть глаза?• Почему некорректно утверждать, что электричество это исключительно поток электронов?• Математика действительно существует во Вселенной или её просто придумал человек?

Материалы, используемые в кабельной промышленности (медь)

Во многих отраслях современной промышленности очень широко используется такой материал, как медь. Электропроводность у этого металла очень высокая. Этим и объясняется целесообразность его применения прежде всего в электротехнике.

Из меди получаются проводники с отличными эксплуатационными характеристиками. Конечно же, используется этот металл не только в электротехнике, но и в других отраслях промышленности.

Объясняется его востребованность в том числе и такими его качествами, как стойкость к коррозионным разрушениям в ряде агрессивных сред, тугоплавкость, пластичность и т.д.

Историческая справка

Медь является металлом, известным человеку с глубокой древности. Объясняется раннее знакомство людей с эти материалом прежде всего его широкой распространенностью в природе в виде самородков. Многие ученые считают, что именно медь была первым металлом, восстановленным человеком из кислородных соединений.

Когда-то горные породы просто нагревали на костре и резко остужали, в результате чего они растрескивались. Позднее восстановление меди начали производить на кострах с добавлением угля и поддувом мехами. Совершенствование этого способа в конечном итоге привело к созданию шахтной печи.

Еще позже этот металл начали получать методом окислительной плавки руд.

Медь: электропроводность материала

В спокойном состоянии все свободные электроны любого металла вращаются вокруг ядра.

При подключении внешнего источника воздействия они выстраиваются в определенной последовательности и становятся носителями тока.

Степень способности металла пропускать сквозь себя последний и называется электропроводностью. Единицей ее измерения в Международной СИ является сименс, определяемый как 1 См = 1 Ом-1.

Электропроводность меди очень высока. По этому показателю она превосходит все известные на сегодня неблагородные металлы. Лучше нее ток пропускает только серебро.

Показатель электропроводности меди составляет 57х104 см-1 при температуре в +20 °С.

Благодаря такому своему свойству этот металл на данный момент является самым распространенным проводником из всех используемых в производственных и бытовых целях.

  Как сделать искусственный мрамор своими руками?

Медь отлично выдерживает постоянные электрические нагрузки и к тому же отличается надежностью и долговечностью.

Помимо всего прочего, этот металл характеризуется и высокой температурой плавления (1083,4 °С). А это, в свою очередь, позволяет меди долгое время работать в нагретом состоянии.

По распространенности в качестве проводника тока конкурировать с этим металлом может только алюминий.

Удельное сопротивление различных материалов

Говорить об удельном сопротивлении можно только при наличии элементов, проводящих ток, так как диэлектрики обладают бесконечным или близким к нему электросопротивлением. В отличие от них, металлы — очень хорошие проводники тока.

Измерить электросопротивление металлического проводника можно с помощью прибора миллиомметра, или еще более точного — микроомметра. Значение измеряется между их щупами, приложенными к участку проводника.

Они позволяют проверить цепи, проводку, обмотки двигателей и генераторов.

Металлы разнятся между собой по способности проводить ток. Удельное сопротивление различных металлов — параметр, характеризующий это отличие. Данные приведены при температуре материала 20 градусов по шкале Цельсия:

• Серебро (ρ = 0,01498 Ом•мм2/м);
• Алюминий (ρ = 0,027);
• Медь (ρ = 0,01721);
• Ртуть (ρ = 0,94);
• Золото (ρ = 0,023);
• Железо (ρ = 0,1);
• Вольфрам (ρ = 0,0551);
• Латунь (ρ = 0,026…0,109);
• Бронза (ρ = 0,095);
• Сталь (ρ = 0,103…0,14);
• Сплав никеля, марганца, железа и хрома — нихром (ρ = 1,051…1,398).

Параметр ρ показывает, каким сопротивлением будет обладать метровый проводник с сечением 1 мм2. Чем больше это значение, тем больше электросопротивление будет у нужного провода определенной длины.

Наименьшее ρ, как видно из списка, у серебра, сопротивление одного метра из этого материала будет равно всего 0,015 Ом, но это слишком дорогой металл для использования его в промышленных масштабах.

Следующим идет медь, которая в природе встречается гораздо чаще (не драгоценный, а цветной металл). Поэтому медная проводка очень распространена.

Влияние примесей на электропроводность меди

Конечно же, в наше время для выплавки этого красного металла используются гораздо более совершенные методики, чем в древности. Однако и сегодня получить совершенно чистый Cu практически невозможно. В меди всегда присутствуют разного рода примеси.

Это могут быть, к примеру, кремний, железо или бериллий. Между тем, чем больше примесей в меди, тем меньше показатель ее электропроводности. Для изготовления проводов, к примеру, подходит только достаточно чистый металл.

Согласно нормативам, для этой цели можно использовать медь с количеством примесей, не превышающем 0.1 %.

Очень часто в этом металле содержится определенный процент серы, мышьяка и сурьмы. Первое вещество значительно снижает пластичность материала. Электропроводность меди и серы сильно различается. Ток эта примесь совершенно не проводит.

То есть является хорошим изолятором. Однако на электропроводность меди сера не влияет практически никак. То же самое касается и теплопроводности. С сурьмой и мышьяком наблюдается обратная картина.

Эти элементы электропроводность меди способны снижать значительно.

Медь

Чистая медь по электрической проводимости занимает следующее место после серебра, обладающего из всех известных проводников наивысшей проводимостью. Высокая проводимость и стойкость к атмосферной коррозии в сочетании с высокой пластичностью делают медь основным материалом для проводов.

На воздухе медные провода окисляются медленно, покрываясь тонким слоем окиси CuO, препятствующим дальнейшему окислению меди. Коррозию меди вызывают сернистый газ SO2, сероводород H2S, аммиак NH3, окись азота NO, пары азотной кислоты и некоторые другие реактивы.

Проводниковую медь получают из слитков путем гальванической очистки ее в электролитических ваннах. Примеси даже в ничтожных количествах, резко снижают электропроводность меди, делая ее малопригодной для проводников тока, поэтому в качестве электротехнической меди применяют лишь две ее марки М0 и М1.

Почти все изделия из проводниковой меди изготавливаются путем проката, прессования и волочения. Так, волочением могут быть изготовлены провода диаметром до 0,005 мм, ленты толщиной до 0,1 мм и медная фольга толщиной до 0,008 мм.

• Проводниковая медь применяется как в отожженном после холодной обработки виде (мягкая медь марки ММ), так и без отжига (твердая медь марки МТ).
• При температурах термообработки выше 900 °C вследствие интенсивного роста зерна механические свойства меди резко ухудшаются.
• В целях повышения предела ползучести и термической устойчивости медь легируют серебром в пределах 0,07—0,15%, а также магнием, кадмием, цирконием и другими элементами.

  Крепление металлочерепицы к обрешетке саморезами

Медь с присадкой серебра применяется для обмоток быстроходных и нагревостойких машин большой мощности, а медь, легированная различными элементами, используется в коллекторах и контактных кольцах сильно нагруженных машин.

Сплавы

Разного рода добавки могут использоваться и специально для повышения прочности такого пластичного материала, как медь. Электропроводность ее они также снижают. Но зато их применение позволяет значительно продлить срок службы разного рода изделий.

Чаще всего в качестве повышающей прочность меди добавки используется Cd (0.9 %). В результате получается кадмиевая бронза. Ее проводимость составляет 90 % от проводимости меди. Иногда вместо кадмия в качестве добавки используют также алюминий.

Проводимость этого металла составляет 65 % от этого же показателя меди. Для повышения прочности проводов в виде добавки могут применяться и другие материалы и вещества — олово, фосфор, хром, бериллий. В результате получается бронза определенной марки.

Соединение меди с цинком называется латунью.

Проводимость тока материалами

Для того, чтобы говорить об электропроводности, нужно вспомнить о природе электрического тока как такового. Так, при помещении какого-либо вещества внутрь электрического поля происходит передвижение зарядов.

Данное движение провоцирует действие как раз электрического поля. Именно поток электронов и есть электроток. Сила тока, как известно нам из школьных уроков по физике, измеряется в Амперах и обозначается латинской буквой I.

1 А представляет собой электроток, при котором за время равное одной секунде проходит заряд в 1 Кулон.

Электрический ток бывает нескольких видов, а именно:

• постоянный ток, который не изменяется в отношении показателя и траектории движения в любой момент времени;
• переменный ток, который изменяет свой показатель и траекторию во времени (производится генераторами и трансформаторами);
• пульсирующий ток претерпевает изменения в величине, но при этом не изменяет своего направления.

Под влиянием электрического поля разного рода материалы способны проводить электроток. Именно данное свойство называется электропроводность , которая у каждого вещества индивидуальна.

Показатель электропроводности напрямую связан с содержанием в материале свободно движущихся зарядов, которые не имеют связи с кристаллической сеткой, молекулами или атомами.

Таким образом, по степени проводимости тока материалы делятся на следующие типы:

• проводники;
• диэлектрики;
• полупроводники.

Самый большой показатель электрической проводности свойственен проводникам. Они представлены в виде металлов или электролитов. Внутри металлических проводников ток обуславливается движением свободных заряженных частиц, таким образом, электропроводимость металлов электронная.

Электролитам же свойственна электропроводность ионная, обусловленная движением именно ионов. Высокая способность к электропроводности трактуется в электронной теории. Так, электроны курсируют среди атомов по всему проводнику из-за их слабой валентной связи с ядрами.

То есть, свободно движущиеся заряженные частицы внутри металла закрывают собой пустоты среди атомов и характеризуются хаотичностью передвижения. Если же в электрическое поле будет помещен проводник из металла, электроны примут порядок в своем передвижении, перейдя к полюсу с положительным зарядом.

Именно за счет этого и создается электрический ток. Скорость распространения электрического поля в пространстве аналогична скорости света. Именно с данной скоростью электроток движется внутри проводника.

Стоит отметить, что это не скорость движения непосредственно электронов (их скорость совсем мала и равняется максимум нескольким мм/сек), а скорость распространения электроэнергии по всему веществу.

При свободном передвижении зарядов внутри проводника они встречают на своем пути различные микрочастицы, с которыми происходит столкновение и некоторая энергия отдается им. Проводники, как известно, испытывают нагрев. Это происходит как раз из-за того, что преодолевая сопротивление, энергия электронов распространяется в качестве теплового выделения.

Такие «аварии» зарядов создают препятствие передвижению электронов, что именуется в физике сопротивлением. Небольшое сопротивление несильно нагревает проводник, а при высоком достигаются большие температуры. Последнее явление используется в нагревательных устройствах, а также в традиционных лампах накаливания. Измерение сопротивления происходит в Омах. Обозначается латинской буквой R.

Электропроводность

– явление, которое отображает способность металла или электролита проводить электроток. Данная величина обратная величине электрического сопротивления. Измеряется электропроводность Сименсами (См), а обозначается буквой G.

  28 Наплавка цветных ме и твердых сплавов

Поскольку атомы создают препятствие прохождению тока, показатель сопротивления у веществ различный. Для обозначения было введено понятие удельного сопротивления (Ом-м), которое как раз дает информацию о способностях проводимости веществ.

Современные проводящие материалы имеют форму тонких ленточек, проволок с конкретной величиной площади поперечного сечения и определенной длиной. Удельная электропроводность и удельное сопротивление измеряется в следующих единицах: См-м/мм.кв и Ом-мм.кв/м соответственно.

Таким образом,удельное электрической сопротивление и удельная электропроводность являются характеристиками проводящей способности того или иного материала, площадь сечения которого равняется 1 мм.кв., а длина 1 м. Температура для характеристики – 20 градусов по Цельсию.

Хорошими проводниками электрического тока среди металлов являются драгоценные металлы, а именно золото и серебро, а также медь, хром и алюминий. Стальные и железные проводники имеют более слабые характеристики.

Стоит отметить, что металлы в чистом виде отличаются более лучшими электропроводными свойствами по сравнению со сплавами металлов.

Для высокого сопротивления, если это необходимо, применяют вольфрамовые, нихромовые и константные проводники.

Имея знания о показателях удельного сопротивления или удельной проводимости очень просто вычислить сопротивление и электропроводность определенного проводника. При этом в расчетах должна использоваться длина и площадь поперечного сечения конкретного проводника.

Важно знать, что показатель электропроводности, а также сопротивление любого материала напрямую зависит от температурного режима.

Это объясняется тем, что при изменении в температуре происходят и изменения в частоте и амплитуде колебаний атомов. Таким образом, при росте температуры параллельно возрастет и сопротивление потоку движущихся зарядов.

А при снижении температуры, соответственно, снижается сопротивление, а электропроводность возрастает.

В некоторых материалах зависимость температуры от сопротивления выражена очень ярко, в некоторых более слабо.

ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ

СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ

Самые лучшие проводники электричества — металлы. Хорошей электропроводностью металлы опять-таки обя­заны свободным электронам.

Когда мы присоединяем лампочку, плитку или какой — нибудь другой электрический прибор к источнику тока, в проводах, в нити лампочки, в спирали плитки мгно­венно возникают большие изменения: электроны теряют прежнюю полную свободу движения и устремляются к положительному полюсу источника тока. Такой на­правленный поток электронов и есть электрический ток в металлах.

Поток электронов движется по металлу не беспрепят­ственно — он встречает на своём пути ионы. Движение от­дельных электронов тормозится. Электроны передают часть своей энергии ионам, благодаря чему скорость ко­лебательного движения ионов увеличивается. Это приво­дит к тому, что проводник нагревается.

Ионы разных металлов оказывают движению электро­нов неодинаковое сопротивление. Если сопротивление мало, металл нагревается током слабо, если же сопроти­вление велико, металл может раскалиться.

Медные про­вода, подводящие ток к электрической плитке, почти не нагреваются, так как электрическое сопротивление меди ничтожно. А нихромовая спираль плитки раскаляется до­красна.

Ещё сильнее нагревается вольфрамовая нить элек­трической лампочки.

Наиболее высокой электропроводностью отличаются серебро и медь, затем следуют золото, хром, алюминий, марганец, вольфрам и т. д. Плохо проводят ток железо, ртуть и титан. Если электропроводность серебра принять за 100, то электропроводность меди равна 94, алюминия— 55, железа и ртути — 2, а титана — лишь 0,3.

Серебро — металл дорогой и в электротехнике исполь­зуется мало, но медь применяется для изготовления прово­дов, кабелей, шин и других электротехнических изделий в громадных количествах. Электропроводность алюминия в 1,7 раза меньше, чем у меди, и поэтому алюминий приме­няется в электротехнике реже, чем медь.

Серебро, медь, золото, хром, алюминий, …, свинец, ртуть. Мы видели, что в таком же приблизительно по­рядке стоят металлы и в ряду с постепенно убывающей теплопроводностью (см. стр. 33).

Наилучшие проводники электрического тока, как пра­вило, являются и наилучшими проводниками тепла. Между теплопроводностью и электропроводностью ме­таллов существует определённая связь, и чем выше электропроводность металла, тем обычно выше и его теплопроводность.

Чистые металлы всегда проводят электрический ток лучше, чем их сплавы. Это объясняется следующим обра­зом. Атомы элементов, составляющих примеси, вклини­ваются в кристаллическую решётку металла и нарушают её правильность. В результате решётка становится более серьёзной преградой для электронного потока.

Если в меди присутствуют ничтожные количества при­месей — десятые и даже сотые доли процента — электро­проводность её уже сильно понижается.

Поэтому в элек­тротехнике используют преимущественно очень чистую медь, содержащую только 0,05% примесей.

И наоборот, в тех случаях, когда необходим материал с высоким со­противлением— для реостатов[49]), для различных нагре­вательных приборов, применяются сплавы — нихром, ни­келин, константан и другие.

Электропроводность металла зависит также и от харак­тера его обработки. После прокатки, волочения и обработ­ки резанием электропроводность металла понижается. Это связано с искажением кристаллической решётки при обработке, с образованием в ней дефектов, которые тор­мозят движение свободных электронов.

Очень интересна зависимость электропроводности ме­таллов от температуры. Мы уже знаем, что при нагре­вании размах и скорость колебаний ионов в кристалли­ческой решётке металла увеличиваются.

В связи с этим должно возрастать и сопротивление ионов электронному потоку. И действительно, чем выше температура, тем выше сопротивление проводника току.

При температурах плавления сопротивление большинства металлов увеличи­вается в полтора-два раза.

При охлаждении происходит-обратное явление: бес­порядочное колебательное движение ионов в узлах ре­шётки уменьшается, сопротивление потоку электронов по­нижается и электропроводность увеличивается.

Исследуя свойства металлов при глубоком (очень сильном) охлаждении, учёные обнаружили замечательное явление: вблизи абсолютного нуля, то-есть при темпера­турах около минус 273,16°, металлы полностью утрачи­вают электрическое сопротивление.

Они становятся «иде­альными проводниками»: в замкнутом металлическом кольце ток не ослабевает долгое время, хотя кольцо уже не соединено с источником тока! Это явление названо сверхпроводимостью. Оно наблюдается у алю­миния, цинка, олова, свинца и некоторых других метал­лов.

Эти металлы становятся сверхпроводниками при тем­пературах ниже минус 263°.

Как объяснить сверхпроводимость? Почему одни ме­таллы достигают состояния идеальной проводимости, а другие нет? На эти вопросы пока ещё нет ответа.

Явле­ние сверхпроводимости имеет громадное значение для тео­рии строения металлов, и в настоящее время его изучают советские учёные. Работы академика Л. Д. Ландау и члена-корреспондента Академии наук СССР А. И.

Шаль — никова в этой области удостоены Сталинских премий.

Эта листовая продукция надежно устраняет скольжение на поверхности материала. На гладкую сторону листа наносят различные рифления в виде ромба, дуэта, чечевицы, квинтета или любого другого рисунка. Но рифление квинтет и …

Низкоуглеродистую сталь марки aisi 310s купить в интернете по выгодной цене и с оперативной доставкой можно исключительно через онлайн-сервис производителей с репутацией ответственного партнера. Только в таком случае можно рассчитывать …

Изготавливаемые из стали 12х18н10т круг нержавеющий, лист зеркальный — пластичные материалы с ударновязкой структурой, устойчивые к межкристаллитной коррозии.