Электропроводность стали и меди: Удельное сопротивление меди, стали, аллюминия, железа и других металлов

Проводимость стали и меди — Морской флот

Как нам известно из закона Ома, ток на участке цепи находится в следующей зависимости: I=U/R. Закон был выведен в результате серии экспериментов немецким физиком Георгом Омом в XIX веке. Он заметил закономерность: сила тока на каком-либо участке цепи прямо зависит от напряжения, которое к этому участку приложено, и обратно – от его сопротивления.

Позже было установлено, что сопротивление участка зависит от его геометрических характеристик следующим образом: R=ρl/S,

где l- длина проводника, S – площадь его поперечного сечения, а ρ – некий коэффициент пропорциональности.

Таким образом, сопротивление определяется геометрией проводника, а также таким параметром, как удельное сопротивление (далее – у. с.) – так назвали этот коэффициент. Если взять два проводника с одинаковым сечением и длиной и поставить их в цепь по очереди, то, измеряя силу тока и сопротивление, можно увидеть, что в двух случаях эти показатели будут разными. Таким образом, удельное электрическое сопротивление – это характеристика материала, из которого сделан проводник, а если быть еще более точным, то вещества.

Проводимость и сопротивление

У.с. показывает способность вещества препятствовать прохождению тока. Но в физике есть и обратная величина — проводимость. Она показывает способность проводить электрический ток. Выглядит она так:

σ=1/ρ, где ρ – это и есть удельное сопротивление вещества.

Если говорить о проводимости, то она определяется характеристиками носителей зарядов в этом веществе. Так, в металлах есть свободные электроны. На внешней оболочке их не больше трех, и атому выгоднее их «отдать», что и происходит при химических реакциях с веществами из правой части таблицы Менделеева. В ситуации же, когда мы располагаем чистым металлом, он имеет кристаллическую структуру, в которой эти наружные электроны общие. Они-то и переносят заряд, если приложить к металлу электрическое поле.

В растворах носителями заряда являются ионы.

Если говорить о таких веществах, как кремний, то по своим свойствам он является полупроводником и работает несколько по иному принципу, но об этом позже. А пока разберемся, чем же отличаются такие классы веществ, как:

Проводники и диэлектрики

Есть вещества, которые ток почти не проводят. Они называются диэлектриками. Такие вещества способны поляризоваться в электрическом поле, то есть их молекулы могут поворачиваться в этом поле в зависимости от того, как распределены в них электроны. Но поскольку электроны эти не являются свободными, а служат для связи между атомами, ток они не проводят.

Проводимость диэлектриков почти нулевая, хотя идеальных среди них нет (это такая же абстракция, как абсолютно черное тело или идеальный газ).

Условной границей понятия «проводник» является ρ

Урок 294. Основы электронной теории электропроводности металлов (Aug 2019).

Электропроводность в металлах является результатом движения электрически заряженных частиц.

Атомы металлических элементов характеризуются наличием валентных электронов – электронов во внешней оболочке атома, которые могут свободно перемещаться. Именно эти «свободные электроны» позволяют металлам проводить электрический ток.

Поскольку валентные электроны свободны в движении, они могут проходить через решетку, которая образует физическую структуру металла.

Под электрическим поле свободные электроны движутся по металлу так же, как бильярдные шарики, сбивающиеся друг с другом, пропуская электрический заряд по мере их перемещения.

Передача энергии сильней, когда сопротивление мало. На бильярдном столе это происходит, когда мяч ударяет по другому одиночному шару, передавая большую часть своей энергии на следующий мяч. Если один мяч ударяет по нескольким другим шарам, каждый из них будет нести только часть энергии.

К тому же наиболее эффективными проводниками электричества являются металлы, которые имеют один валентный электрон, который свободно перемещается и вызывает сильную реакцию отталкивания в других электронах. Это имеет место в наиболее проводящих металлах, таких как серебро, золото и медь, каждый из которых имеет единственный валентный электрон, который движется с небольшим сопротивлением и вызывает сильную отталкивающую реакцию.

Полупроводниковые металлы (или металлоиды) имеют большее количество валентных электронов (обычно четыре или более), поэтому, хотя они могут проводить электричество, они неэффективны в задаче.

Однако при нагревании или легировании другими элементами полупроводники, такие как кремний и германий, могут стать чрезвычайно эффективными проводниками электричества.

Проводимость в металлах должна следовать закону Ома, который утверждает, что ток прямо пропорционален электрическому полю, приложенному к металлу. Ключевой переменной при применении Закона Ома является удельное сопротивление металла.

Сопротивление противоположно электропроводности, оценивая, насколько сильно металл выступает против потока электрического тока. Это обычно измеряется через противоположные поверхности однометрового куба материала и описывается как омметр (Ω⋅m). Сопротивление часто представлено греческой буквой rho (ρ).

Электропроводность, с другой стороны, обычно измеряется сименсами на метр (S⋅m -1 ) и представлена ​​греческой буквой сигма (σ). Один сименс равен обратному одному ому.

Проводимость и сопротивление в металлах

Материал

Сопротивление
p (Ω • м) при 20 ° C

Проводимость
σ (S / m) при 20 ° C

* Примечание: удельное сопротивление полупроводников (металлоидов) сильно зависит от присутствия примесей в материале.

Исходные данные диаграммы

Eddy Current Technology Inc.
URL: // вихревые токи. com / проводимость-металлов-сортировка по удельному сопротивлению /
Википедия: Электропроводность
URL: // ru. википедия. орг / вики / Electrical_conductivity

Удельное сопротивление — прикладное понятие в электротехнике. Оно обозначает то, какое сопротивление на единицу длины оказывает материал единичного сечения протекающему через него току — другими словами, каким сопротивлением обладает провод миллиметрового сечения длиной один метр. Это понятие используется в различных электротехнических расчетах.

Важно понимать различия между удельным электрическим сопротивлением постоянному току и удельным электросопротивлением переменному току. В первом случае сопротивление вызывается исключительно действием постоянного тока на проводник. Во втором случае переменный ток (он может быть любой формы: синусоидальной, прямоугольной, треугольной или произвольной) вызывает в проводнике дополнительно действующее вихревое поле, которому также создается сопротивление.

Физическое представление

В технических расчетах, предполагающих прокладку кабелей различных диаметров, используются параметры, позволяющие рассчитать необходимую длину кабеля и его электрические характеристики. Одним из основных параметров является удельное сопротивление. Формула удельного электрического сопротивления:

• ρ — это удельное сопротивление материала;
• R — омическое электросопротивление конкретного проводника;
• S — поперечное сечение;
• l — длина.

Размерность ρ измеряется в Ом•мм 2 /м, или, сократив формулу — Ом•м.

Значение ρ для одного и того же вещества всегда одинаковое. Следовательно, это константа, характеризующая материал проводника. Обычно она указывается в справочниках. Исходя из этого уже можно проводить расчет технических величин.

Важно сказать и об удельной электрической проводимости. Эта величина является обратной удельному сопротивлению материала, и используется наравне с ним. Ее также называют электропроводностью. Чем выше эта величина, тем лучше металл проводит ток. Например, удельная проводимость меди равна 58,14 м/(Ом•мм 2 ). Или, в единицах, принятых в системе СИ: 58 140 000 См/м. (Сименс на метр — единица электропроводности в СИ).

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 те

Электропроводимость нержавеющих сплавов AISI

Электропроводимость (электрическая проводимость) и электрическое сопротивление для нержавеющих сплавов

В данной таблице можно посмотреть как проводимость, так и сопротивление нержавеющих сталей марки aisi и не только. Сноски по терминам внизу таблицы.

ПОЯСНЕНИЯ:*
Электропроводимость (% IACS)
(International Annealed Copper Standard)
Это сокращение от «Международного стандарта по отожженной меди» = , это единица измерения проводимости, используемая для сравнения электрических проводников с традиционными медными. Проводимость указывается в процентах от стандартной.100% IACS соответствует проводимости 58 мегасименсов на метр. Что соответствует 1/58 ом на каждый метр провода поперечным сечением в 1 квадратный миллиметр.

Электропроводимость (сименс/м)
Siemens – единица измерения электрической проводимости в системе СИ, величина обратная ому.
Иными словами, проводимость в сименсах – это просто единица, делённая на сопротивление в омах.
См = 1 / Ом = А / В = кг-1·м-2·с³А²

Сопротивление (Ом*м)
Физический смысл удельного сопротивления: материал имеет удельное сопротивление один Ом·см, если изготовленный из этого материала куб со стороной 1 сантиметр имеет сопротивление 1 Ом при измерении на противоположных гранях куба.
В технике чаще применяется единица Ом·мм²/м. Удельное сопротивление однородного куска проводника длиной 1 метр и площадью токоведущего сечения 1 мм² равно 1 Ом·мм²/м, если его сопротивление равно 1 Ом.

Электрическая проводимость меди. Медь: характеристика

Электрическая проводимость меди напрямую зависит от наличия в этом металле разнообразных примесей. Даже в случае добавления к нему небольшого количества мышьяка, сурьмы происходит резное падение величины электрической проводимости. Но не оказывает существенного влияния на эту физическую величину свинец, теллур, селен, мышьяк.

Особенности понятия

Электрическая проводимость меди ненамного меньше, чем у серебра, что делает этот металл востребованным в современной электротехнике.

Данная физическая величина является характеристикой способности вещества проводить электрический ток. Она связана с удельным электрическим сопротивлением металла прямо пропорциональной зависимостью.

Электрическое сопротивление меди в Ом⋅мм²/м составляет при температуре 20 градусов 0,017. По числовому значению это лишь незначительно меньше, чем у серебра.

Электрическая проводимость меди является величиной, обратной сопротивляемости, применяется для характеристики электротехнических свойств данного металла. Для ее измерения используют сименсы, соответствующие 1/Ом.

Получение меди

Поскольку медь проводит электричество, существует несколько способов изготовления данного металла. Полупроводниковую медь в настоящее время получают при гальванической очистке слитков в специальных электролитических ваннах. Большая часть медных изделий, применяемых в электротехнической промышленности, производится путем проката, волочения, прессовки.

При волочении создают провода, имеющие диаметр не больше 0,005 мм, тонкую фольгу, ленту до 0,1 мм.

Медная проводка востребована не только при возведении многоквартирных домов и офисных помещений, но и в частном строительстве.

Интересные сведения

Данный металл часто встречается в природе в виде крупных самородков. Еще в древние времена люди изготавливали из него украшения, посуду, оружие. Востребованность меди объясняется легкостью ее обработки, а также распространенностью в природе.

Первоначально процесс выделения металла из его соединений был достаточно примитивным, заключался в нагревании медной руды над костром, последующем резком охлаждении. Такая обработка приводила к растрескиванию кусков руды, что позволяло людям извлекать сам металл.

По мере совершенствования технологических процессов обработки металлических руд в костры стали подавать воздух, чтобы повышать температуру нагревания природного соединения. Постепенно процесс начали осуществлять в специальных конструкциях, которые стали прототипами современных шахтных печей.

Результаты археологических раскопок свидетельствую о том, что изделия из меди использовались уже в 10 тысячелетии до нашей эры.

Природные соединения

Медные провода для проводки в настоящее время изготавливают из нескольких видов руд, распространенных в природе. Например, в составе борнита — около 65 процентов металла, в халькозине – до 80 %, а в медном колчедане (халькопирите) количество меди не превышает 30 процентов.

Физические свойства

Высокая электрическая проводимость меди является одним из важнейших свойств данного металла. Его окраска меняется от бледно-розового оттенка до насыщенного красного цвета. Медь является переходным материалом, обладающим высокой тепло- и электропроводностью.

Линейное термическое расширение этого металла составляет 0,00000017 единицы. Медные изделия имеют при растяжении предел прочности 22 кг⋅с/мм². Удельный вес металла — 8,94 г/см³, твердость по шкале Бринелля — 35 кгс/мм². Среди важных физических характеристик данного металла следует отметить модуль упругости, составляющий 132 000 мН/м².

Уникальными являются и магнитные свойства этого металла, являющегося полностью диамагнитным веществом.

Температурный коэффициент сопротивления меди при комнатной температуре равен 4,3 α (10^-3/K).

Удельная проводимость, ковкость сделали данный металл востребованным в изготовлении различных элементов для электротехники. Схожими физическими характеристиками обладает алюминий, поэтому он является сырьем для создания кабелей, проводов в современном электротехническом производстве.

Химические свойства

Сопротивление меди, способность данного металла проводить электрический ток объясняются особенностями строения атома этого химического элемента. Медь располагается в побочной подгруппе первой группы таблицы Менделеева, является d-элементом.

Сопротивление меди связано с электронами, располагающимися на внешнем энергетическом уровне. Особенности строения объясняют и специфику химических свойств данного металла. При незначительной влажности медь является достаточно инертным веществом, не проявляет высокой химической активности.

При эксплуатации медных изделий в условиях высокой влажности и присутствия углекислого газа происходит окисление металла.

На поверхности изделия появляется зеленоватая пленка карбоната и гидроксида меди (2), а также разнообразные сернистые соединения. Данную пленку называют патиной, она помогает защищать изделие от последующего химического разрушения.

При повышении температурного значения происходит образование медной окалины (оксида), что негативно отражается на электрической проводимости.

Медь легко вступает во взаимодействие с элементами, относящимися к подгруппе галогенов.

Если внести в металл пары серы, наблюдается воспламенение. Медь инертна к азоту, водороду, углероду даже при повышенных температурных значениях.

Интерес с технической точки зрения представляет взаимодействие этого металла с солями железа, приводящими к его восстановлению. Это химическое свойство позволяет снимать с изделий медное напыление.

Медь образует разнообразные комплексные соединения, которые отличаются высокой стойкостью.

Области использования

Применение данного металла связано с его высокой электрической проводимостью. Например, из него выпускают кабель. Медь имеет небольшое сопротивление, уникальные магнитные свойства, легкую механическую обрабатываемость, поэтому востребована в инженерных коммуникациях и административных зданиях. Способность проводить тепло позволяет применять этот материал для создания тепловых трубок, систем охлаждения и отопления воздуха.

Именно медь – материал, который незаменим при производстве кулеров, используемых для понижения температуры персональных компьютеров. Металлические конструкции, которые содержат медные элементы, имеют незначительный вес, отличные декоративные свойства, поэтому подходят и для применения в архитектуре, и для изготовления разнообразных декоративных элементов в интерьере, и для создания электрических проводов.

Особенности проводников

Для того чтобы понять суть электрической проводимости, остановимся на характеристике проводников. К ним относятся материалы, способные проводить электрический ток. Медь относится к проводникам первого рода, поскольку при повышении температуры наблюдается снижение электрической проводимости. На качество проводникового материала влияют механические, тепловые, электрические свойства. Для такого металла, как медь, все эти показатели имеют неплохие значения, что делает металл востребованным в различных сферах электротехники.

Пластичность меди, легкость ее обработки, хорошая вязкость, химическая стойкость позволяют создавать из данного металла разные виды изделий для технических нужд.

Разновидности

Для изготовления черновой меди применяют электролитическое восстановление металла из раствора медного купороса. Чистый металл необходим для радио- и электротехники. В зависимости от процентного содержания примесей, выделяют марки: М0 и М1. В первом случае количественное содержание чистого металла составляет 99,95 процента, для второго варианта – 99,9 процента.

Среди основных физических свойств, которыми характеризуются данные марки меди, отметим:

• плотность 8900 кг/м³;
• температура плавления 1083 °С;
• высокая механическая прочность;
• отличная обрабатываемость;
• высокое удельное сопротивление 1,7241⋅10^-8 Ом⋅м.

При введении примесей в состав чистого металла существенно увеличивается величина удельного сопротивления, при этом снижается электрическая проводимость.

Например, в случае введения 0,5 % алюминия и никеля удельное сопротивление возрастает на 40 процентов.

Заключение

Медь отличается от других проводников тока высокой электрической проводимостью, низким показателем сопротивления, что делает ее востребованной в современном электротехническом производстве.

Токопроводящие проводниковые жилы, кабели, фольгированный гетинакс для печатных устройств, листы, полосы, проволока — это далеко не полный перечень тех изделий, которые создают из меди.

Помимо широкого использования самого металла применение находят и ее основные сплавы. К примеру, кадмиевая бронза используется для создания коллекторных пластин и электрических контактов.

Фосфористая бронза нужна для производства пружин в аппаратах и электронных приборах. Смесь меди с бериллием позволяет создавать зажимы, скользящие контакты, токоведущие пружины.

Оловянистую бронзу называют телефонной, поскольку именно из нее создают проволоку, используемую для телефонного кабеля.

Из медно-цинковых сплавов производят полосы и листы. Данный материал имеет большее удельное электрическое сопротивление, поэтому сплав обладает большой прочностью.

Среди многочисленных сфер применения меди особое значение представляет электротехническая промышленность. Из этого металла создают электрические провода разного диаметра, размера, подходящие для изготовления современных электрических и радиоприборов высочайшей точности. Для повышения электрической проводимости инженеры следят за чистотой металла, не допускают проникновения дополнительных примесей.

Электрическая проводимость меди

Электрическая проводимость меди напрямую зависит от наличия в этом металле разнообразных примесей. Даже в случае добавления к нему небольшого количества мышьяка, сурьмы происходит резное падение величины электрической проводимости. Но не оказывает существенного влияния на эту физическую величину свинец, теллур, селен, мышьяк.

Особенности понятия

Электрическая проводимость меди ненамного меньше, чем у серебра, что делает этот металл востребованным в современной электротехнике.

Данная физическая величина является характеристикой способности вещества проводить электрический ток. Она связана с удельным электрическим сопротивлением металла прямо пропорциональной зависимостью.

Электрическое сопротивление меди в Ом⋅мм²/м составляет при температуре 20 градусов 0,017. По числовому значению это лишь незначительно меньше, чем у серебра.

Электрическая проводимость меди является величиной, обратной сопротивляемости, применяется для характеристики электротехнических свойств данного металла. Для ее измерения используют сименсы, соответствующие 1/Ом.

Получение меди

Поскольку медь проводит электричество, существует несколько способов изготовления данного металла. Полупроводниковую медь в настоящее время получают при гальванической очистке слитков в специальных электролитических ваннах. Большая часть медных изделий, применяемых в электротехнической промышленности, производится путем проката, волочения, прессовки.

При волочении создают провода, имеющие диаметр не больше 0,005 мм, тонкую фольгу, ленту до 0,1 мм.

Медная проводка востребована не только при возведении многоквартирных домов и офисных помещений, но и в частном строительстве.

Интересные сведения

Данный металл часто встречается в природе в виде крупных самородков. Еще в древние времена люди изготавливали из него украшения, посуду, оружие. Востребованность меди объясняется легкостью ее обработки, а также распространенностью в природе.

Первоначально процесс выделения металла из его соединений был достаточно примитивным, заключался в нагревании медной руды над костром, последующем резком охлаждении. Такая обработка приводила к растрескиванию кусков руды, что позволяло людям извлекать сам металл.

По мере совершенствования технологических процессов обработки металлических руд в костры стали подавать воздух, чтобы повышать температуру нагревания природного соединения. Постепенно процесс начали осуществлять в специальных конструкциях, которые стали прототипами современных шахтных печей.

Результаты археологических раскопок свидетельствую о том, что изделия из меди использовались уже в 10 тысячелетии до нашей эры.

Природные соединения

Медные провода для проводки в настоящее время изготавливают из нескольких видов руд, распространенных в природе. Например, в составе борнита — около 65 процентов металла, в халькозине – до 80 %, а в медном колчедане (халькопирите) количество меди не превышает 30 процентов.

Физические свойства

Высокая электрическая проводимость меди является одним из важнейших свойств данного металла. Его окраска меняется от бледно-розового оттенка до насыщенного красного цвета. Медь является переходным материалом, обладающим высокой тепло- и электропроводностью.

Линейное термическое расширение этого металла составляет 0,00000017 единицы. Медные изделия имеют при растяжении предел прочности 22 кг⋅с/мм². Удельный вес металла — 8,94 г/см³, твердость по шкале Бринелля — 35 кгс/мм². Среди важных физических характеристик данного металла следует отметить модуль упругости, составляющий 132 000 мН/м².

Уникальными являются и магнитные свойства этого металла, являющегося полностью диамагнитным веществом.

Температурный коэффициент сопротивления меди при комнатной температуре равен 4,3 α (10^-3/K).

Удельная проводимость, ковкость сделали данный металл востребованным в изготовлении различных элементов для электротехники. Схожими физическими характеристиками обладает алюминий, поэтому он является сырьем для создания кабелей, проводов в современном электротехническом производстве.

Химические свойства

Сопротивление меди, способность данного металла проводить электрический ток объясняются особенностями строения атома этого химического элемента. Медь располагается в побочной подгруппе первой группы таблицы Менделеева, является d-элементом.

Сопротивление меди связано с электронами, располагающимися на внешнем энергетическом уровне. Особенности строения объясняют и специфику химических свойств данного металла. При незначительной влажности медь является достаточно инертным веществом, не проявляет высокой химической активности.

При эксплуатации медных изделий в условиях высокой влажности и присутствия углекислого газа происходит окисление металла.

На поверхности изделия появляется зеленоватая пленка карбоната и гидроксида меди (2), а также разнообразные сернистые соединения. Данную пленку называют патиной, она помогает защищать изделие от последующего химического разрушения.

При повышении температурного значения происходит образование медной окалины (оксида), что негативно отражается на электрической проводимости.

Медь легко вступает во взаимодействие с элементами, относящимися к подгруппе галогенов.

Если внести в металл пары серы, наблюдается воспламенение. Медь инертна к азоту, водороду, углероду даже при повышенных температурных значениях.

Интерес с технической точки зрения представляет взаимодействие этого металла с солями железа, приводящими к его восстановлению. Это химическое свойство позволяет снимать с изделий медное напыление.

Медь образует разнообразные комплексные соединения, которые отличаются высокой стойкостью.

Области использования

Применение данного металла связано с его высокой электрической проводимостью. Например, из него выпускают кабель. Медь имеет небольшое сопротивление, уникальные магнитные свойства, легкую механическую обрабатываемость, поэтому востребована в инженерных коммуникациях и административных зданиях. Способность проводить тепло позволяет применять этот материал для создания тепловых трубок, систем охлаждения и отопления воздуха.

Именно медь – материал, который незаменим при производстве кулеров, используемых для понижения температуры персональных компьютеров. Металлические конструкции, которые содержат медные элементы, имеют незначительный вес, отличные декоративные свойства, поэтому подходят и для применения в архитектуре, и для изготовления разнообразных декоративных элементов в интерьере, и для создания электрических проводов.

Особенности проводников

Для того чтобы понять суть электрической проводимости, остановимся на характеристике проводников. К ним относятся материалы, способные проводить электрический ток. Медь относится к проводникам первого рода, поскольку при повышении температуры наблюдается снижение электрической проводимости. На качество проводникового материала влияют механические, тепловые, электрические свойства. Для такого металла, как медь, все эти показатели имеют неплохие значения, что делает металл востребованным в различных сферах электротехники.

Пластичность меди, легкость ее обработки, хорошая вязкость, химическая стойкость позволяют создавать из данного металла разные виды изделий для технических нужд.

Разновидности

Для изготовления черновой меди применяют электролитическое восстановление металла из раствора медного купороса. Чистый металл необходим для радио- и электротехники. В зависимости от процентного содержания примесей, выделяют марки: М0 и М1. В первом случае количественное содержание чистого металла составляет 99,95 процента, для второго варианта – 99,9 процента.

Среди основных физических свойств, которыми характеризуются данные марки меди, отметим:

• плотность 8900 кг/м³;
• температура плавления 1083 °С;
• высокая механическая прочность;
• отличная обрабатываемость;
• высокое удельное сопротивление 1,7241⋅10^-8 Ом⋅м.

При введении примесей в состав чистого металла существенно увеличивается величина удельного сопротивления, при этом снижается электрическая проводимость.

Например, в случае введения 0,5 % алюминия и никеля удельное сопротивление возрастает на 40 процентов.

Заключение

Медь отличается от других проводников тока высокой электрической проводимостью, низким показателем сопротивления, что делает ее востребованной в современном электротехническом производстве.

Токопроводящие проводниковые жилы, кабели, фольгированный гетинакс для печатных устройств, листы, полосы, проволока — это далеко не полный перечень тех изделий, которые создают из меди.

Помимо широкого использования самого металла применение находят и ее основные сплавы. К примеру, кадмиевая бронза используется для создания коллекторных пластин и электрических контактов.

Фосфористая бронза нужна для производства пружин в аппаратах и электронных приборах. Смесь меди с бериллием позволяет создавать зажимы, скользящие контакты, токоведущие пружины.

Оловянистую бронзу называют телефонной, поскольку именно из нее создают проволоку, используемую для телефонного кабеля.

Из медно-цинковых сплавов производят полосы и листы. Данный материал имеет большее удельное электрическое сопротивление, поэтому сплав обладает большой прочностью.

Среди многочисленных сфер применения меди особое значение представляет электротехническая промышленность. Из этого металла создают электрические провода разного диаметра, размера, подходящие для изготовления современных электрических и радиоприборов высочайшей точности. Для повышения электрической проводимости инженеры следят за чистотой металла, не допускают проникновения дополнительных примесей.

электропроводность, свойства, особенности и использование

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.

оС

Химические свойства

По таким характеристикам медь, электропроводность и теплопроводность которой очень высокие, занимает промежуточное положение между элементами первой триады восьмой группы и щелочными первой группы таблицы Менделеева. К основным ее химическим свойствам относят:

• склонность к комплексообразованию;

• способность давать окрашенные соединения и нерастворимые сульфиды.

Наиболее характерным для меди является двухвалентное состояние. Сходства с щелочными металлами она не имеет практически никакого. Химическая активность ее также невелика. В присутствии СО₂ или же влаги на поверхности меди образуется зеленая карбонатная пленка. Все соли меди являются ядовитыми веществами. В одно- и двухвалентном состоянии этот металл образует очень устойчивые комплексные соединения. Наибольшее значение для промышленности имеют аммиачные.

Сфера использования

Высокая тепло- и электропроводность меди определяет ее широкое применение в самых разных отраслях промышленности. Конечно же, чаще всего этот металл используется в электротехнике. Однако это далеко не единственная сфера его применения. Помимо всего прочего, медь может использоваться:

• в ювелирном деле;

• в архитектуре;

• при сборке водопроводных и отопительных систем;

• в газопроводах.

Для изготовления разного рода ювелирных изделий используется в основном сплав меди с золотом. Это позволяет увеличить стойкость украшений к деформациям и истиранию. В архитектуре медь может использоваться при облицовке кровель и фасадов. Основным преимуществом такой отделки является долговечность. К примеру, листами именно этого металла обшита крыша широко известной архитектурной достопримечательности — католического собора в немецком городе Хильдесхайме. Медная кровля этого здания надежно защищает его внутреннее пространство вот уже почти 700 лет.

Инженерные коммуникации

Основными преимуществами медных водопроводов также являются долговечность и надежность. Кроме того, этот металл способен придавать воде особые уникальные свойства, делая ее полезной для организма. Для сборки газопроводов и систем отопления медные трубы также подходят идеально — в основном благодаря своей коррозийной стойкости и пластичности. При аварийном повышении давления такие магистрали способны выдерживать гораздо большую нагрузку, чем стальные. Единственным недостатком медных трубопроводов является их дороговизна.

Электрическая проводимость меди

Медь хорошо проводит электрический ток, что предопределяет области применения данного металла. Проанализируем электрическую проводимость меди, основные области ее применения.

далее

Физика: формула удельного сопротивления и закон Ома

Закон Ома является основным законом электрических цепей. Но он также позволяет объяснять многие явления природы. Например, можно объяснить, почему электричество не «бьет» птиц, которые сидят на проводах. Для физики Закон Ома является …

далее

Медь: удельный вес, свойства, использование и сплавы

Медь – это металл красно-розового цвета с золотистым отливом, занимающий в таблице химических элементов 29-е место и имеющий плотность 8,93 кг/м3. Удельный вес меди составляет 8,93 г/см3, температура кипения – 2657, а плавления – 1083 градусов по Цельсию.

далее

Ковкость меди. Краткая характеристика меди

Интересно, как выглядит характеристика меди? Известно, что это элемент 11 группы 4 периода системы химических элементов Д. И. Менделеева. Его атом имеет 29 номер и обозначается символом Cu. Фактически это переходный пластичный металл розовато-золотистого цвета.

далее

Медь — это тело или вещество? Свойства меди

Медь — это тело или вещество? Характеристика элемента меди, простого вещества. Сплавы меди. Применение меди и ее соединений. Физические и химические свойства элемента.

далее

Что это — теплопроводность в физике?

Что такое теплопроводность и какова ее физическая природа. Математическое выражение для теплопроводности. Способы передачи тепла. Коэффициент теплопроводности для твердых тел и текучей материи. Конвекция в жидкостях и газах и круговорот воды в природе.

далее

Узнаем как называется сплав олова и меди?

На протяжении многих тысячелетий человек экспериментировал с различными металлами и получал из них всё более высокопрочные сплавы. Для этого использовались самые различные химические элементы. Бронзовый век – эпоха, во время которой стал популярным сплав олова и меди (CuSn6). Что это за материал и почему он был столь популярен?

далее

Электропроводность материалов — Blue Sea Systems

Считаете эту статью полезной?
Подпишитесь на нашу рассылку новостей!

Различия в электропроводности различных материалов, используемых в морских электротехнических изделиях, часто недостаточно понятны. Предположения об электропроводности материала, поскольку он похож на другой проводящий материал с известной допустимой допустимой нагрузкой, могут привести к катастрофическим результатам.

Возможно, наиболее распространенной формой этой ошибки является замена меди в электрических устройствах медью из латуни или бронзы.Латунь только на 28% проводит меньше меди. Проводимость некоторых видов бронзы составляет всего 7% от меди!

Медь — это стандарт, по которому оцениваются электрические материалы, а значения проводимости выражаются в единицах измерения относительно меди. Эти рейтинги часто обозначаются как «28 МАКО». IACS — это аббревиатура Международного стандарта на отожженную медь, а число перед «IACS» — это процент проводимости материала по отношению к меди, которая считается 100% проводящей.Это не означает, что медь не имеет сопротивления (100% проводимость в абсолютном смысле), а скорее, что это стандарт, по которому измеряются другие материалы. Чем выше% IACS, тем выше проводимость материала. Этот стандарт относится к чистой, «стандартной» меди, имеющей удельное сопротивление 1,7241 мкОм-см при 20 ° C (68 ° F).

Вооружившись этими знаниями, интересно изучить значения проводимости IACS некоторых распространенных материалов.

Возможно, наиболее интересным фактом, показанным на этой диаграмме, является то, насколько низкими являются материалы из медных сплавов по относительной проводимости.Можно легко предположить, что сплавы, такие как латунь и бронза, поскольку они в основном состоят из меди, обладают почти такой же проводимостью, как и медь. Это не тот случай. Небольшие процентные содержания олова, алюминия, никеля, цинка и фосфора, которые составляют эти сплавы, ухудшают электрические характеристики полученного сплава до гораздо большего процента, чем их процентное содержание в составе сплава.

Однако из этого не следует делать вывод, что латунь никогда не должна использоваться в электрических устройствах.Бывают случаи, когда превосходные характеристики латуни при растяжении и механической обработке делают ее лучшим выбором, чем медь, при условии, что площади поперечного сечения увеличиваются пропорционально для достижения проводимости, которую медная деталь будет иметь при применении. Однако среди материалов, обычно используемых в электротехнике, медь уступает только серебру.

.

Какой металл лучший дирижер?

Давайте вернемся к периодической таблице, чтобы объяснить, какие металлы лучше всего проводят электричество. Количество валентных электронов в атоме — это то, что делает материал способным проводить электричество. Внешняя оболочка атома — валентность. В большинстве случаев проводники имеют один или два (иногда три) валентных электрона.

Металлы с ОДНИМ валентным электроном — это медь, золото, платина и серебро. Железо имеет два валентных электрона. Хотя алюминий имеет три валентных электрона, он также является отличным проводником.Полупроводник — это материал, который имеет 4 валентных электрона.

Электропроводность

Металлическое соединение заставляет металлы проводить электричество. В металлической связи атомы металла окружены постоянно движущимся «морем электронов». Это движущееся море электронов позволяет металлу проводить электричество и свободно перемещаться между ионами.

Большинство металлов в определенной степени проводят электричество. Некоторые металлы обладают большей проводимостью, чем другие. Медь, серебро, алюминий, золото, сталь и латунь являются обычными проводниками электричества.Металлы с самой высокой проводимостью — это серебро, медь и золото.

Порядок проводимости металлов

Этот список электропроводности включает сплавы, а также чистые элементы. Поскольку размер и форма вещества влияют на его проводимость, в списке предполагается, что все образцы имеют одинаковый размер. Здесь представлены основные типы металлов и некоторые распространенные сплавы в порядке убывания проводимости, как и в Metal Detecting World.

От лучшего к худшему — какой металл является лучшим проводником электричества

(одинакового размера)

Серебро Проводимость

«Серебро — лучший проводник электричества, потому что оно содержит большее количество подвижных атомов (свободных электронов).Чтобы материал был хорошим проводником, пропускаемое через него электричество должно перемещать электроны; чем больше в металле свободных электронов, тем выше его проводимость. Однако серебро дороже других материалов и обычно не используется, если только оно не требуется для специального оборудования, такого как спутники или печатные платы », — поясняет Sciencing.com.

Медная проводимость

«Медь менее проводящая, чем серебро, но дешевле и обычно используется в качестве эффективного проводника в бытовых приборах.Большинство проводов имеют медное покрытие, а сердечники электромагнитов обычно оборачиваются медной проволокой. Медь также легко паять и наматывать на провода, поэтому ее часто используют, когда требуется большое количество проводящего материала », — сообщает Sciencing.com

.

Золото Проводимость

Хотя золото является хорошим проводником электричества и не тускнеет на воздухе, оно слишком дорого для обычного использования. Индивидуальные свойства делают его идеальным для конкретных целей.

Проводимость алюминия

Алюминий может проводить электричество, но он не проводит электричество так же хорошо, как медь.Алюминий образует электрически стойкую оксидную поверхность в электрических соединениях, что может вызвать их перегрев. В высоковольтных линиях электропередачи, заключенных в стальной корпус для дополнительной защиты, используется алюминий.

Цинк Проводимость

ScienceViews.com объясняет, что «Цинк — это сине-серый металлический элемент с атомным номером 30. При комнатной температуре цинк является хрупким, но становится пластичным при 100 C. Податливость означает, что он может изгибаться и формироваться без разрушения.Цинк — умеренно хороший проводник электричества ».

Никель Проводимость

Большинство металлов проводят электричество. Никель — это элемент с высокой электропроводностью.

Латунь Проводимость

Латунь — это металл, работающий на растяжение, который используется для небольших станков, поскольку его легко сгибать и формовать в различные детали. Его преимущества по сравнению со сталью заключаются в том, что он немного более проводящий, дешевле в приобретении, менее коррозионный, чем сталь, и при этом сохраняет ценность после использования. Латунь — это сплав.

Бронза Проводимость

Бронза — это электропроводящий сплав, а не элемент.

Электропроводность железа

Железо имеет металлические связи, в которых электроны могут свободно перемещаться вокруг более чем одного атома. Это называется делокализацией. Из-за этого железо — хороший проводник.

Платина Проводимость

Платина — это элемент с высокой электропроводностью, который более пластичен, чем золото, серебро или медь. Он менее податлив, чем золото.Металл обладает отличной устойчивостью к коррозии, устойчив при высоких температурах и имеет стабильные электрические свойства.

Электропроводность стали

Сталь — это проводник и сплав железа. Сталь обычно используется для покрытия других проводников, потому что это негибкий и очень коррозионный металл при контакте с воздухом.

Проводимость свинца

«Хотя соединения свинца могут быть хорошими изоляторами, чистый свинец — это металл, который проводит электричество, что делает его плохим изолятором.Удельное сопротивление свинца составляет 22 миллиардных метра. Он находит применение в электрических контактах, потому что, будучи относительно мягким металлом, он легко деформируется при затягивании и обеспечивает прочное соединение. Например, разъемы для автомобильных аккумуляторов обычно делают из свинца. Стартер автомобиля на короткое время потребляет ток более 100 ампер, что требует надежного подключения к батарее », — поясняет сайт Sciencing.com.

Проводимость нержавеющей стали

Нержавеющая сталь, как и все металлы, является относительно хорошим проводником электричества.

Факторы, влияющие на электропроводность

Определенные факторы могут повлиять на то, насколько хорошо материал проводит электричество. ThoughtCo объясняет эти факторы здесь:

• Температура: Изменение температуры серебра или любого другого проводника приводит к изменению его проводимости. Как правило, повышение температуры вызывает тепловое возбуждение атомов и снижает проводимость, одновременно увеличивая удельное сопротивление. Взаимосвязь линейная, но при низких температурах она нарушается.
• Примеси: Добавление примесей в проводник снижает его проводимость. Например, чистое серебро не так хорошо проводит проводник, как чистое серебро. Окисленное серебро — не такой хороший проводник, как чистое серебро. Примеси препятствуют потоку электронов.
• Кристаллическая структура и фазы: Если в материале есть разные фазы, проводимость на границе раздела немного замедлится и может отличаться от одной структуры от другой. Способ обработки материала может повлиять на то, насколько хорошо он проводит электричество.
• Электромагнитные поля: Проводники генерируют собственные электромагнитные поля, когда через них проходит электричество, причем магнитное поле перпендикулярно электрическому полю. Внешние электромагнитные поля могут создавать магнитосопротивление, которое может замедлять ток.
• Частота: Число циклов колебаний, которые переменный электрический ток совершает в секунду, является его частотой в герцах. Выше определенного уровня высокая частота может вызвать протекание тока вокруг проводника, а не через него (скин-эффект).Поскольку нет колебаний и, следовательно, частоты, скин-эффект не возникает при постоянном токе.

Посетите Tampa Steel & Supply для качественной стали и алюминия

Вам нужны запасы стали? Не ищите ничего, кроме профессионалов Tampa Steel and Supply. У нас есть обширный список стальной продукции для любого проекта, который вам нужен. Мы гордимся тем, что обслуживаем наших клиентов почти четыре десятилетия, и готовы помочь вам с вашими потребностями в стали.Есть вопросы? Позвоните нам сегодня, чтобы узнать больше, или загляните в наш красивый выставочный зал Тампа.

Сделайте запрос онлайн
или позвоните в Tampa Steel & Supply по телефону (813) 241-2801

.

Электропроводность материалов

Электропроводность материалов

Различия электропроводности различных
материалы, используемые в морских электротехнических изделиях, часто недостаточно изучены.
Делая предположения об электропроводности материала, потому что он
похож на другой проводящий материал известной допустимой нагрузки, может привести к
катастрофические результаты.

Возможно, наиболее распространенной формой этой ошибки является
замена латуни или бронзы на медь в электротехнике.Латунь — это
проводимость только на 28% меньше, чем у меди. Некоторые виды бронзы имеют всего 7% проводимости,
медь!

Медь — это стандарт, по которому электрические материалы
номинальная и проводимость выражены как относительные измерения к
медь. Эти рейтинги часто обозначаются как «28 МАКО». МАКО
— это сокращение от International Annealed Copper Standard, а число
перед «IACS» — это процент проводимости материала.
относительно меди, которая считается проводящей на 100%.Это не из
Конечно, это означает, что медь не имеет сопротивления (100% проводимость в абсолютном
смысл), а скорее то, что это стандарт, по которому другие материалы
измеряется. Чем выше% IACS, тем выше проводимость материала. Эта
Стандарт основан на отожженной медной проволоке плотностью 8,89 г / см3, 1
метр длиной, весом 1 грамм, сопротивлением 0,15328 Ом. Этот стандарт
присвоили значение 100 при 20 ° C (68F).
Вооружившись этими знаниями, интересно изучить МАКО.
значения электропроводности некоторых распространенных материалов.

Материал IACS% Проводимость Серебро 105% Медь 100% Золото 70% Алюминий 61% никель 22% цинк 27% Латунь 28% Утюг 17% Олово 15% Фосфорная бронза 15% Свинец 7% Никель квасцы.Бронза 7% Сталь от 3 до 15%

Пожалуй, самый интересный факт, обнаруженный этим
На диаграмме показано, насколько низкими являются материалы из медных сплавов по относительной проводимости. Один
легко предположить, что сплавы, такие как латунь и бронза, потому что они
в основном медь, они почти такие же проводящие, как и медь.Это не тот случай. В
небольшой процент олова, алюминия, никеля, цинка и фосфора, входящих в состав
эти сплавы сильно ухудшают электрические характеристики получаемого сплава.
больший процент, чем их процентное содержание в сплаве.

Однако из этого не следует делать вывод, что латунь
никогда не должны использоваться в электрических системах. Бывают случаи, когда
превосходные характеристики латуни на растяжение и механическую обработку делают ее лучшим выбором
чем медь, пока площади сечения увеличиваются пропорционально
достичь той проводимости, которую имела бы медная деталь в данном приложении.Размер
по размеру, однако, среди материалов медь уступает только серебру.
обычно используется для электрических приложений.

Оригинальная версия от Blue Sea Systems

Последнее изменение: 31 декабря 1969 г. 19:00

.

Industrial: Руководство по проектированию — электрическая и теплопроводность

Фото © 1998 AMP INC.

Электропроводность — это основная характеристика, отличающая медь от других металлов. Из коммерчески полезных металлов медь уступает только серебру. Но медные сплавы имеют широкий диапазон проводимости. Существуют сотни полосок из медных сплавов, из которых можно выбирать, и некоторые из них имеют такую ​​же низкую проводимость, как у железа. Еще больше усложняет ситуацию то, что вариации термической и механической обработки могут вызывать глубокие изменения проводимости.А металлы с самой высокой прочностью часто имеют самую низкую проводимость. Такие сплавы могут не подходить для применения в сильноточных соединителях.

Электропроводность полосовых металлов из медного сплава измеряется относительно стандартного слитка из «чистой» меди, которому давно присвоено значение 100. Таким образом, когда говорят, что латунь содержит 28% IACS, это означает, что удельная электропроводность составляет 28% от этот стандарт. [«IACS» — это международный стандарт отожженной меди]. Благодаря усовершенствованию технологий рафинирования металлов технически чистая медь сегодня имеет немного лучшую проводимость (101% IACS), чем стандартная.

Единая система нумерации (UNS) не классифицирует медные сплавы напрямую на группы с аналогичной проводимостью. Но он определяет «медь» как «медь, у которой определенное минимальное содержание меди составляет 99,3% или выше». Далее в нем говорится, что «сплавы с высоким содержанием меди» — это «… сплавы с… менее 99,3%, но более 96%…». Содержание меди имеет фундаментальное значение для проводимости медных сплавов. Однако различные легирующие элементы, добавленные в медь, по-разному влияют на проводимость меди.Серебро, например, не вызывает измеримого эффекта, тогда как незначительное количество фосфора может сильно снизить проводимость.

Теплопроводность также является важным параметром в конструкции разъема. Внутри семейств сплавов теплопроводность связана с электропроводностью. Сплавы с более высокой электропроводностью будут иметь более высокую теплопроводность. Это удобно, поскольку теплопроводность довольно сложно измерить, в то время как электропроводность или обратное ей удельное сопротивление легко измерить.

Сплавы с более высоким удельным сопротивлением (r) будут тратить больше энергии, поскольку тепло, выделяемое электрическим током (I), пропорционально I ² , умноженному на сопротивление. Что еще более важно, выделяемое тепло повысит температуру разъема, что может иметь неблагоприятные последствия для характеристик разъема и его окружения. Сплавы с более высокой теплопроводностью позволяют конструктору рассеивать часть этого тепла, сводя к минимуму повышение температуры. Такая высокая проводимость обычно является востребованным свойством сплавов соединителей.

.