Классификация проводниковых материалов: 1.6. Классификация проводниковых материалов

Содержание

Классификация проводниковых материалов

По
агрегатному состоянию.
1. Газообразные.

Газы
при низких значения напряжённости
электрического поля не являются
проводниками. При высоких значениях
напряжённости электрического поля,
начинается ударная ионизация – носители
заряда электроны и ионы. При сильной
ионизации и равенстве в единице объеме
электронной и ионов – плазма.

Применение:
газоразрядные приборы.

Жидкие.

а)
Электролиты (водные растворы кислот,
щёлочей, солей) – носители заряда ионы
вещества, при этом состав электролита
постепенно изменяется, и на электродах
выделяются продукты электролиза.

Применение:
электролитические конденсаторы, покрытие
металлов слоем другого металла
(гальваностегия), получение копий с
предметов (гальванопластика), очистка
металлов (рафинирование).

б)
Расплавленные металлы (имеют высокую
температуру, ртуть Hg
t_плав_Hg=-39
⁰С
и галлий Ga
t_плав_Ga=29,7
⁰С)
– носители заряда электроны.

Применение:
в литейном производстве, ртутные лампы,
галлий в полупроводниковой технике
(легирующий элемент для германия),
низкотемпературные припои.

Твёрдые.

Металлы
и сплавы – носители заряда электроны.

Применение:
токопроводящие части электрических
машин, аппаратов и сетей.

По
удельному электрическому сопротивлению.
1. Высокой
  проводимости (ρ≤0,05 мкОм∙м).

а)
Серебро Ag.

Применение:
контакты, электроды конденсаторов,
радиочастотные кабели.

б)
Медь Cu.

Применение:
жилы проводов и кабелей.

в)
Золото Au.

Применение:
контакты, электроды, фотоэлементы.

г)
Алюминий Al.

Применение:
провода для ЛЭП, жилы проводов и кабелей.

д)
Железо Fe.

Применение:
провода ЛЭП не большой мощности.

е)
Металлический натрий Na.

Применение:
провода и кабели в полиэтиленовой
оболочке.

Высокого
сопротивления (ρ≥0,3 мкОм∙м).

а)
Манганин сплав Cu
– Mn
– Ni.

Применение:
образцовые резисторы.

б)
Константан сплав Cu
– Ni
– Mn.

Применение:
реостаты и электронагревательные
приборы.

в)
Сплавы на основе железа (нихромы Fe
– Ni
– Cr,
фехрали Fe
– Cr
– Al).

Применение:
электронагревательные элементы.

Сверхпроводники
(ρ=0)
при температурах близких к абсолютному
нулю по шкале Кельвина -273,15 ⁰С.

Алюминий
Al,
олово Sn,
свинец Pb.

Криопроводники
(ρ≈0)
при температурах ниже -173 ⁰С,
но не переходя в сверхпроводящее
состоянии.

Алюминий
Al,
медь Cu,
бериллий Be.

Применение:
провода ЛЭП большой мощности, жилы
кабелей, электрические машины,
трансформаторы.

Электропроводность проводниковых материалов Электропроводность твёрдых проводников.

Металлы
и сплавы являются кристаллическими
телами. Кристаллическое строение
характеризуется закономерным
(упорядоченным) расположением атомов
в пространстве, связанных с соседними
при помощи валентных электронов, которые
могут перемещать. Если соединить атомы
линиями, то получиться пространственная
кристаллическая решётка.

Электроны
в металле, при отсутствии внешнего
электрического поля, совершают хаотическое
движение, а ионы в узлах кристаллической
решётки совершают тепловые колебания.
Под действием внешнего электрического
поля электроны приобретают направленное
движение, причём энергия, которую
электрическое поле затрачивает на
перемещение электронов, переходит в
запас самих электронов. Когда на пути
электронов оказывается ион, происходит
столкновение, это и естьсопротивление
проводника.
Во время столкновений электроны отдают
энергию ионам и начинают новый разбег
и т.д. Ион, получив от электрона энергию,
начинает колебаться с большей амплитудой,
поэтому увеличивается температура
проводника.

Удельная
проводимость металлов и сплавов

где q
– заряд электрона;

n
– число электронов в единице объёма;

µ
– подвижность электрона;

λ
– средняя длина свободного пробега
электрона между двумя соударениями с
узлами решётки;

m
– масса электрона;

υ_т
– средняя скорость теплового движения
свободного электрона.

Классификация проводниковых материалов по агрегатному состоянию — MOREREMONTA

Проводники бывают первого и второго рода. К проводникам первого рода относят те проводники, в которых имеется электронная проводимость (посредством движения электронов). К проводникам второго рода относят проводники с ионной проводимостью (электролиты).

Проводниковые материалы можно разбить по агрегатному состоянию:

2. Жидкие проводники.

3. Твёрдые проводники.

Все газы и пары, в том числе и пары металлов, при низких напряжённостях электрического поля не являются проводниками. Однако, если напряжённость электрического поля превзойдёт некоторое критическое значение Е_кр, обеспечивающее начало ударной ионизации, то газ становится проводником с электронной и ионной проводимостью. Сильно ионизированный газ при равенстве числа электронов числу положительных ионов в единице объёма представляет собой особую проводящую среду, носящую название плазмы.

К жидким проводникам относятся расплавленные металлы и различные электролиты. Правда, большинство металлов (за исключением ртути) имеют высокую температуру плавления, поэтому их трудно использовать в качестве проводников.

Среди твёрдых проводников наиболее часто в электротехнике применяются металлы и сплавы. У твердых металлических проводников высокая электро- и теплопроводность, характерный металлический блеск и высокая пластичность. Высокая электро- и теплопроводность металлических проводников обусловлена большой концентрацией n электронов проводимости. Удельное электрическое сопротивление ρ металлических проводников изменяется в относительно узком интервале − от 1,6∙10 -8 (Аg) до

1∙10 -5 Ом∙м при нормальной температуре.

2. Основные свойства проводниковых материалов.

1. Удельное электрическое сопротивление.
2. Температурный коэффициент сопротивления.
3. Теплопроводность.
4. Контактная разность потенциалов и термоэлектродвижущая сила.
5. Временное сопротивление разрыву и относительное удлинение при растяжении.

1. Удельное электрическое сопротивление р — величина, характеризующая способность материала оказывать сопротивление электрическому току.

2. Температурный коэффициент сопротивления — величина, характеризующая изменение сопротивления проводника в зависимости от температуры.

3. Теплопроводность — величина, характеризующая количество тепла, проходящее в единицу времени через слой вещества.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: На стипендию можно купить что-нибудь, но не больше. 9028 — | 7255 — или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно

По агрегатному состоянию проводниковые материалы разделяют на газообразные, жидкие и твердые.

К газообразным проводниковым материалам относят все газы и пары, в том числе и пары металлов. При достаточно малых значениях напряженности электрического поля Е они являются диэлектриками и обладают очень высоким удельным электрическим сопротивлением ρ. Однако при напряженности электрического поля, которая обеспечивает начало ионизации, газ может стать проводником, в котором перенос электрических зарядов осуществляется электронами и ионами. Если в единице объема сильно ионизированного газа наступает равенство между числом электронов и положительных ионов, то такой газ представляет собой особую проводящую среду, называемую плазмой.

Проводимость газов и паров используют в различных газоразрядных приборах.

К жидким проводникам относят расплавы металлов и растворы (в частности, водные) и расплавы солей, кислот и других веществ с ионным строением молекул.

Механизм прохождения электрического тока через твердые и жидкие металлы обусловлен направленным движением свободных электронов под воздействием электрического тока, который создается приложенным извне напряжением. Поэтому твердые и жидкие металлы называют проводниками с электронной (металлической) электропроводностью или проводниками первого рода.

Растворы и расплавы солей, кислот и щелочей, проводящие электрический ток, называют электролитами или проводниками второго рода. При прохождении электрического тока через электролит, в который погружены электроды, электрические заряды переносятся вместе с частицами молекул (ионами) электролита. На электродах происходит выделение веществ из раствора. Большинство металлов имеют высокую температуру плавления (таблица 2.1). Только ртуть и некоторые специальные сплавы (например, сплавы системы индий-галлий) могут быть использованы в качестве жидких проводников при нормальной температуре.

Таблица 2.1 – Температура плавления металлов

Металл	Температура плавления T_пл, °С	Металл	Температура плавления Т_пл, °С
Ртуть Hg	-38,9	Никель Ni	1455
Галлий Ga	29,7	Кобальт Co	1490
Натрий Nd	97,7	Железо Fe	1535
Индий In	156	Палладий Pd	1554
Олово Sn	232	Титан Ti	1680
Кадмий Cd	321	Платина Pt	1773
Свинец РЬ	327	Торий Th	1850
Цинк Zn	420	Цирконий Zr	1860
Магний Mg	651	Ниобий Nb	2415
Алюминий Al	657	Молибден Мо	2620

Серебро Ag	961	Тантал Та	2970
Золото Аи	1063	Рений Re	3180
Медь Си	1083	Вольфрам W	3380
Бериллий Be	1284

Продолжение таблицы 2. 1

Электролиты используют в технологии изготовления различных элементов радиоэлектронных устройств.

К твердым проводникам относят металлы и сплавы. В Периодической системе химических элементов Д.И.Менделеева 75% элементов — металлы. В твердом состоянии металлы имеют кристаллическую структуру, для которой характерен особый вид металлической связи между атомами. При прохождении электрического тока через контакт различных металлов не происходит переноса вещества одного металла в другой, как это имеет место при прохождении тока в электролитах, поскольку перенос электрических зарядов осуществляется только электронами.

По характеру применения в радиоэлектронных приборах металлические материалы разделяют на материалы высокой проводимости (удельное электрическое сопротивление ρ≤0,1 мкОм·м) и материалы с высоким сопротивлением (удельное электрическое сопротивление ρ≥0,3 мкОм·м).

Материалы с высокой проводимостью (железо, медь, алюминий, золото, серебро и др. ) используют как основу в контактных материалах и припоях, для изготовления проводов, микропроводов, проводящих покрытий и пленок, различных токопроводящих деталей, обкладок конденсаторов, тонкопленочных проводников и контактных площадок в ИМС, выводов радиоэлементов

Материалы с высоким сопротивлением используют в качестве резистивных материалов, материалов для нагревательных элементов и материалов для термопар. Наиболее известные сплавы с высоким сопротивлением: медно-марганцевые (манганины), медно-никелевые (константаны), сплавы никеля и хрома (нихромы).

Материалы, обладающие ничтожно малым удельным электрическим сопротивлением ρ при очень низких температурах называются сверхпроводниками. Свойством сверхпроводимости обладают ртуть, алюминий, свинец, ниобий, соединения ниобия с оловом, титаном и др.

Дата добавления: 2018-10-15 ; просмотров: 81 | Нарушение авторских прав

По агрегатному состоянию проводниковые материалы разделяют на газообразные, жидкие и твердые.

К газообразным проводниковым материалам относят все газы и пары, в том числе и пары металлов. При достаточно малых значениях напряженности электрического поля Е они являются диэлектриками. При высоких Е газ может стать проводником. Если в единице объема сильно ионизированного газа наступает равенство между числом электронов и положительных ионов, то такой газ представляет собой особую проводящую среду, называемую плазмой.

Механизм прохождения электрического тока через твердые и жидкие металлы обусловлен направленным движением свободных электронов. Поэтому твердые и жидкие металлы называют проводниками с электронной (металлической) электропроводностью или проводниками первого рода.

По характеру применения металлические материалы разделяют на материалы высокой проводимости (удельное электрическое сопротивление ρ≤0,1 мкОм×м) и материалы с высоким сопротивлением (удельное электрическое сопротивление ρ≥0,3 мкОм×м).

Материалы с высокой проводимостью (железо, медь, алюминий, золото, серебро и др.)

Материалы с высоким сопротивлением используют в качестве резистивных материалов и материалов для термопар. Наиболее известные сплавы с высоким сопротивлением: медно-марганцевые (манганины), медно-никелевые (константаны), сплавы железа, никеля и хрома (нихромы).

3.2. Основные свойства и характеристики проводниковых материалов

Твердые металлические проводники характеризуются высокой электро- и теплопроводностью, механическими, физико-химическими и технологическими свойствами.

К механическим свойствам относят твердость, упругость, вязкость, пластжчмость. линейное расширение, хрупкость, прочность, усталость.

Твердость — это способность материала сопротивляться проникновению в него другого,более твердого тела.

Существуют различные методы определения твердости: вдавливание, царапание, упругая отдача. Наибольшее распространение получил метод вдавливания в материал стального шарика (твердость по Бриннелю), вдавливания конуса (по Роквеллу), вдавливания пирамиды (по Виккерсу).

Упругость – это свойство материала восстанавливать свою форму и объем после прекращения действия внешних сил, которые вызывают их изменение.

Вязкость – это способность материала оказывать сопротивление динамическим (быстровозрастающим) нагрузкам.

Ударная вязкость – это способность материала оказывать сопротивление ударным нагрузкам.

На ударную вязкость не испытывают такие хрупкие материалы, как чугун, силумин, закаленная инструментальная сталь.

Пластичность – это свойство материала деформироваться без разрушения под действием внешних сил и сохранять новую форму после прекращения действия этих сил. Для количественной оценки пластичности используют относительное удлинение образца при разрыве Δl/l и относительное сужение площади поперечного сечения образца Δs/s.

Важной механической характеристикой материала является температурный коэффициент линейного расширения ТКl,который позволяет определять изменения любых геометрических размеров изделий (длины, ширины, толщины) при нагревании.

; (5)

Значение ТКl твердых металлов возрастает при повышении температуры и приближении ее к температуре плавления.

Хрупкость — это способность материалов разрушаться при приложении резкого динамического усилия. У таких хрупких материалов явление пластической деформации не наблюдается, т.е. разрушение образца происходит при равенстве предела текучести σ_t и предела прочности при растяжении σ_р. Значения относительного удлинения и относительного сужения для хрупких материалов близки к нулю.

К хрупким материалам относят стекло, керамику, фарфор, хром, марганец, кобальт, вольфрам.

Прочность — это способность материала сопротивляться действию внешних сил, не разрушаясь.

Усталость — это разрушение материала под действием неболь ших повторных или знакопеременных нагрузок (вибраций). Металл разрушается при напряжениях, значительно меньших чем предел прочности

К физико-химическим свойствам относят цвет, плотность, температуру плавления, теплопроводность, тепловое расширение, электропроводность, магнитные свойства, поглощение газов, коррозионную стойкость и др.

Физико-химические свойства оценивают удельным электрическим сопротивлением ρ, удельной электрической проводимостью γ, температурным коэффициентом удельного электрического сопротивления ТКρ и коэффициентом теплопроводности.

Удельное электрическое сопротивление для образцов постоянного сечения S

; (6)

где R — сопротивление образца, Ом: S — площадь поперечного сечения образца, м 2 ; l — длина образца, м.

Величину ρ измеряют в омах на метр (Ом×м), но чаще в микроомах на метр. Диапазон значений ρ металлических проводников (при нормальной температуре) от 0,016 для серебра до 10 мкОм×м для некоторых сплавов.

Сопротивление проводников R_s на высоких частотах существенно больше их сопротивления на постоянном токе вследствие того, что высокочастотное поле проникает в проводник на небольшую глубину. Чем выше частота поля, тем на меньшую глубину оно проникает в проводник. Это явление получило название поверхностного эффекта.

Удельное электрическое сопротивление металлов зависит от температуры. Эта зависимость определяется температурным коэффициентом удельного электрического сопротивления (1/град), который при данной температуре вычисляют по формуле

, (7)

где Δρ – приращение удельного сопротивления проводника, соответствующее приращению температуры ΔТ.

Средний температурный коэффициент удельного электрического сопротивления металлов (1/град) в диапазоне температур

; (8)

где ρ_о, ρ_т – значения ρ, соответствующие температурам Т_о и Т.

Если через пластину площадью S и толщиной Δl за время Δt проходит тепловой поток энергией θ, то между поверхностями противоположных граней создается разность температур ΔТ, связанная с θ соотношением

; (9)

где — градиент температуры

Параметр λ называют коэффициентом теплопроводности. Коэффициент теплопроводности проводников прямо пропорционален их удельной проводимости.

К технологическим свойствам относятся ковкость, свариваемость, обрабатываемость резанием, жидкотекучесть, усадка и др. Технологические свойства определяются комплексом физико-химических свойств материала. Для определения свойств материала проводят соответствующие лабораторные испытания.

Дата добавления: 2015-06-17 ; просмотров: 2942 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Основные характеристики и свойства проводниковых материалов — Студопедия

Классификация и области использования проводниковых материалов

Проводник — тело, в котором имеются свободные носители заряда, то есть заряженные частицы, которые могут свободно перемещаться внутри этого тела.

К проводниковым материалам относятся:

— металлы и их сплавы;

— расплавленные металлы;

— электролиты;

— сверхпроводники;

— криопроводники.

Среди наиболее распространённых твёрдых проводников известны металлы, полуметаллы, углерод (в виде угля и графита). Пример проводящих жидкостей при нормальных условиях — ртуть, электролиты, при высоких температурах — расплавы металлов. Пример проводящих газов — ионизированный газ (плазма). Некоторые вещества, при нормальных условиях являющиеся изоляторами, при внешних воздействиях могут переходить в проводящее состояние, а именно проводимость полупроводников может сильно варьироваться при изменении температуры, освещённости, легировании.

Классификация проводниковых материалов

Области использования проводниковых материалов как ЭТМ

Проводниковые материалы находят применение в качестве проводов и жил кабелей, термоэлементов, припоев, предохранителей, нагревателей, для изготовления резисторов.

С точки зрения использования проводниковых материалов в электротехнике и радиоэлектронике их главными свойствами являются:

— удельная проводимость, или обратная ей величина — удельное сопротивление;

— зависимость удельной проводимости или сопротивления от температуры;

— коэффициент теплопроводности;

— механическая прочность при растяжении, сжатии, изгибе, сдвиге, кручении и др. нагрузках.

Механические свойства проводниковых материалов (твердость, прочность, пластичность и ударная вязкость).

Механические свойства — это комплекс свойств, отражающих способность материала противодействовать деформации под действием приложенных сил.

Деформация – это изменение формы и размера изделия. Она бывает растягивающей, сжимающей и сдвиговой.

Механические свойства в основном отражают способность материала сопротивляться пластической деформации и характеризуют его поведение в ходе её развития.

К механическим свойствам относят: твердость, прочность, пластичность и ударную вязкость.

Свойство материала противостоять деформации при локальном контакте называется твердостью.

Замер твердости производится при помощи специальных приборов твердомеров.

Существует множество шкал твердости. Например шкала Мооса. Она применяется в основном для минералов. По ней выбраны десять материалов, каждый из ряда царапает все нижележащие и царапается вышележащими. Наибольшую твердость имеет алмаз, затем идет корунд и т.д. Нефрит имеет пятую позицию, сталь, в зависимости от закалки и типа — пятую или шестую. Известняк — третью.

Другие шкалы: Бринелля, Роквелла, Виккерса и т.д. основаны на вдавливании в материал шарика или алмазной призмы и измерении размеров полученной ямки. Далее по специальным таблицам определяют соответствующую твердость.

Бринелль (шарик), Роквелл (алмазный конус, может быть и шарик), Виккерс (четырехгранная пирамидка)

Прочность характеризует сопротивление материала пластической деформации под действием приложенной силы.

Характеристиками прочности являются условные числа – пределы, находимые при механических испытаниях.

Предел прочности или временное сопротивление sв -напряжение, соответствующее максимальной нагрузке.

Предел упругости (s0.05) — напряжение, при котором остаточная деформация не превышает 0.05%.

Предел текучести (s0.2) — напряжение, при котором происходит удлинение до 0.2% без увеличения нагрузки.

Пластичностью называется способность материала к пластической деформации. Ее характеристиками являются относительное удлинение δ (%) и относительное сужение Ψ (%), которые вычисляются по формулам:

Ударная вязкость материала показывает его способность сопротивляться разрушению при ударном приложении нагрузки. Она оценивается по результатам ударного разрушения на маятниковом копре специального брусчатого образца с надрезом. При этом ударная вязкость KCU вычисляется как результат деления затраченной на разрушение образца работы А на его рабочее сечение F: KCU = A/F

Тепловые свойства металлических проводниковых материалов (тепловое расширение, теплопроводность, теплоемкость, теплота и температура плавления, термоэлектродвижущая сила, температурный коэффициент линейного расширения)

ПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ

1. ПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ.
1.1. Классификация проводников. Физические явления в проводниках. Природа проводимости. Температурные зависимости проводников
Проводниками могут быть твердые тела, жидкости и газы, но наиболее применимы металлы и сплавы.
По кинетической теории Друде, Лоренца металлы рассматриваются как кристаллический остов из положительных ионов, погруженный в среду из свободных общих электронов, называемую электронным газом или жидкостью.
При приложении напряжения свободные электроны, совершающие тепловые колебания, начинают организованное движение (дрейф), вызывающее протекание тока.

Проводниковые материалы (проводники) — вещества, имеющие низкое удельное сопротивление (<10-5 Ом•м) благодаря наличию большого количества свободных носителей заряда.

Большая часть проводников – металлы (80 из 116 элементов таблицы Д.И.Менделеева). Признаками металлического состояния вещества являются:

— высокая электрическая проводимость,

— высокая теплопроводность,

— положительный температурный коэффициент сопротивления,

— термоэлектронная эмиссия,

— высокая отражательная способность (непрозрачность и металлический блеск),

— способность к пластической деформации.

Все металлы имеют кристаллическую (поликристаллическую) структуру, на высшем энергетическом уровне у них расположено максимальное количество электронов. Устойчивость металлов и их свойства объясняется наличием металлической связи, ее изотропностью.

Свойства проводниковых материалов.

Согласно кинетической тиеории Друде-Лоренца металлы можно рассматривать как кристаллический остов, состоящий из положительных ионов, погруженный в среду из свободных обобществленных электронов, называемую электронным газом или электронной жидкостью. При приложении внешнего напряжения свободные электроны, совершающие тепловые колебания со скоростью порядка 105 м/с, приобретают дополнительную скорость направленного движения порядка 10-3 м/с, что вызывает протекание электрического тока.

Согласно классической теории удельная проводимость кристаллического проводника определяется выражением

(3.1)

где — заряд электрона,

— концентрация свободных электронов, м-3,

— средняя длина свободного пробега электрона между соударениями, м,

— масса электрона,

— средняя скорость теплового движения, м/с.

Однако с учетом квантовой теории, показывающей, что электрон обладает свойствами как частицы, так и волны. Электронные волны в идеальной периодической решетке не рассеиваются, а в реальной, где строгая периодичность нарушается примесями, дефектами и тепловыми колебаниями решетки, уточненное значение удельной проводимости будет выглядеть

(3.2)

где – постоянная Планка.

Сопротивление проводника изменяется в зависимости от температуры по зависимости, изображенной на рис. 3.1.

Рис. . Температурная зависимость сопротивления проводников

В зависимости рис. 3.1 можно выделить четыре участка. Первый участок – область сверхпроводимости и криопроводимости. При наличии сверхпроводящего состояния удельное сопротивление материала падает до нуля, для материалов, не обладающих свойством сверхпроводимости – стабилизируется на минимальном уровне ост. Второй участок – нелинейный: резкий рост удельного сопротивления обусловлен возбуждением тепловых колебаний решетки на все новых частотах. Выше температуры Дебая Д начинается линейный участок изменения сопротивления (третий участок): новые частоты в спектре колебаний решетки не возбуждается, а растет лишь амплитуда гармоник спектра. Переход проводника в жидкое состояние (расплавление) сопровождается разрушением кристаллической структуры, характеризующим резкое увеличение удельного сопротивления в 1. 5-2 раза (четвертый участок).

Температурный коэффициент удельного сопротивления характеризуется функцией

(3.2)

где – постоянная Планка.

Хорошая теплопроводность металлов объясняется наличием большого числа свободных носителей зарядов – электронов, и состоит из двух неравных составляющих – электронной и решеточной. Меньшая составляющая теплопроводности – решеточная — объясняется передачей тепловой энергии посредством теплового колебания ионов кристаллической решетки.

Электронная составляющая теплопроводности проводников связана с электропроводностью по закону Видемана – Франца – Лоренца:.

(3.2)

где – число Лоренца,

— абсолютная температура.

В месте соединения двух различных проводников возникает контактная разность потенциалов, объясняемая различием у разных материалов работ выхода электронов, неодинаковой концентрацией и равлением электронного газа. Разность потенциалов U, появляющаяся на концах разомкнутой электрической цепи, состоящей из двух различных проводников, контакты которых находятся при различных температурах и , называется термоЭДС:

(3. 2)

где – относительная дифференциальная термоЭДС.

. личием

2.2.1. Удельная электрическое проводимость  или удельное электрическое сопротивление ;

Закон Ома в дифференциальной форме:

(2.1)

(2.2)

Согласно классической теории металлов

(2.3)

где e – заряд электрона, 1.601•10-19Кл

n – концентрация свободных электронов,

l – средняя длина свободного пробега,

V – средняя тепловая скорость,

me – масса электрона, 9.1095•10-31кг.

Квантово – механическое представление учитывает, что электрон обладает свойствами и частицы, и волны, и выражение (2.3) уточняется:

,

(2.4)

где h – постоянная Планка, 6.62•10-34 Дж•с

2.2.2. Температурный коэффициент удельного сопротивления ;

Для твердых тел с кристаллической решеткой при нормальных условиях  можно считать постоянным (удельное сопротивление линейно зависит от температуры).

(2.4)

Фактически

В более широком диапазоне температур наблюдается зависимость(рисунок):

Характерные температуры:

— — температура плавления;

— — температура Дебая;

— — температура перехода в сверхпроводящее состояние.

Область 1 отличается у веществ, обладающих или нет эффектом сверхпроводимости. Остаточное сопротивление ост объясняется наличием примесей и практически не зависит от температуры. Его значение уменьшается с ростом чистоты материала.

Область 2 объясняется появлением новых частот в спектре тепловых колебаний решетки.

Область 3 – плавное линейное увеличение сопротивления вызвано увеличением амплитуд тепловых колебаний решетки без появления новых спектральных составляющих (линейный участок)

Область 4 – резкой увеличение сопротивления в 1.5-2 раза при переходе в расплав, объясняется распадом кристаллической решетки. Некоторые металлы – исключение (галлий, висмут)- сопротивление при переходе в расплав уменьшается.

2.2.3. Коэффициент теплопроводности Т;

Тепловую энергию переносят ионы решетки и электроны, выполняющие тепловые колебания, поэтому общая теплопроводность равна сумме решеточной и электронной. В проводниках преобладает электронная. Для нее справедлив закон Видемана – Франца – Лоренца, который связывает удельную теплопроводность и удельную электрическую проводимость.

,

(2.5)

где L0 – число Лоренца, 2.45•10-8 В2/K2

2.2.4. Контактная разность потенциалов и термоЭДС

Контактная разность потенциалов образуется между двумя различными по материалу металлическими проводниками в месте их соединения. Причина КРП – разница работ выхода электронов из разных металлов ввиду неодинаковой концентрации электронов и давления электронного газа.

ТермоЭДС появляется на концах разомкнутой электрической цепи, состоящей из двух различных проводников, контакты которых находятся при различных температурах (рисунок) – эффект Зеебека.

,

(2.6)

где — относительная (дифференциальная термоЭДС (удельная), В/С.

Термоэлемент из двух разных проводников, образующих замкнутую цепь, называется термопарой.

Причины термоЭДС:

— температурная зависимость контактной разности потенциалов;

— диффузия носителей заряда от горячих спаев к холодным;

— увлечение электронов фотонами (квантами тепловой энергии).

3. предел прочности при растяжении Gр и относительное удлинение при растяжении р

Классификация проводников.

1. По химическому составу

А) Металлы

Б) Сплавы

В) неметаллы

Г) Пасты

2. По удельному сопротивлению

А) сверхпроводники

Б) криопроводники

В) материалы высокой проводимости

Г) материалы высокого сопротивления

3. По назначению режимов работы

А) тугоплавкие

Б) легкоплавкие

В) благородные металлы

Г) термопары

Д) контактные материалы

Е) резистивные материалы

Ж) конструкционные

З) для микроэлектроники

4. Неметаллы

А) проводники на базе углерода

Б) оксиды

В) керметы

Г) контактолы

Согласно классической теории Друдэ и Лоренца, металлы и схожие по структуре вещества рассматриваются как кристаллический остов, состоящий из положительных ионов, погруженный в электронный газ или в электронную жидкость.

Рисунок 28.

Выполняется закон Ома в дифференциальной форме.

n – концентрация электронов, l – средняя длина свободного пробега, me – масса электрона, Vt – средняя скорость теплового движения электронов.

Квантово-механические представления учитывают, что электрон обладает свойствами не только частицы, но и волны, способной рассеиваться на ионах кристаллической решетки.

Рисунок 29.

Основные свойства и эффекты проводников.

1. Проводимость (электропроводность), электропроводность. Параметры те же самые.

Рисунок 30. – закон Видемана – Франца – Лоренца.

Составляющие теплопроводности

1) Электронная – переносит большую часть тепла; столкновение электронов считают упругими; для нее работает закон В-Ф-Л.

2) Решеточная (5-10%) вызывается тепловыми колебаниями кристаллической решетки.

3) Термоэлектрический эффект. Контактная разность потенциалов между термопарами возникает из-за :

1 различий работы выхода из разных материалов

2 из-за неодинаковой концентрации электронов в Ме (разница давлений электронного газа)

Причины :

1 температурная зависимость контактной разности потенциалов

1 диффузия носителей заряда от горячих спаев к холодным

2 увлечение электронов частицами тепловой энергии — фононами

Рисунок 31.

ЗАВИСИМОСТЬ УДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРОВОДНИКОВ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ.

Рисунок 32.

Линейный – 3 участок

1б – при наличии сверхпроводимости

1а – для всех остальных

2ой участок – нелинейный. При увеличении температуры возникают новые частоты колебаний кристаллической решетки.

Тета б – температура Дебая – десятки – сотни К.

3ий участок – линейный. Форма спектра колебаний не меняется (новых частот не возникает), но растет амплитуда гармоник

4ый участок – нелинейный. Переход в расплав, характеризуется увеличением сопротивления сразу в 1,5-2 раза. Есть исключения (Ga). Кристаллическая решетка в расплавленном состоянии полностью разрушается.

1.2. Материалы высокой проводимости.

1911 г. Камерлинг – Оннес

Hg Тсв = 4.4К. Открыта у около 40 Ме и более 1000 соединений.

Причина возникновения:

При температурах ниже точки перехода электрон локально искажает кристаллическую решетку, создавая область притяжения для другого электрона. -14 Тл. (измерительные приборы, медицины, геология)

Материалы высокой проводимости и благородные металлы

Серебро – удельное сопротивление – 0.015 Ом*мм2м

Относительное Удлинение перед разрывом σl — 50%

Применение: Высокочастотные провода и кабели, покрытие медных проводов, защитное покрытие контактов, содержится в припоях.

Золото – удельное сопротивление еще меньше, удлинение перед разрывом σl– 40 %, но выше прочность, возможен выпуск проволоки диаметром 0.01 мм и фольги толщиной 0.005 мм.

Применение: контактное и защитное покрытие, подключение ПП кристаллов к выводам ИМС

Платина – относительное удлинение σl- 70%

Применение: материал для изготовления термопар, катализатор в химических реакциях, для покрытия контактов, есть более дешевый заменитель — Палладий, примерно с такими же характеристиками.

Материал высокой проводимости

Медь – удельное сопротивление – 0.0175 Ом*мм2/м

0. 5 -35 — σl

Ρ=8900

Gp=

Медь мягкая (прочность меньше, удлинение больше; для гибких проводов и кабелей) и медь твердая (наоборот; для жестких шин, подвижных контактов, коллекторных пластин двигателей генераторов)

Достоинство – не экранируется, плавится трудно, паяется легко

Удельное сопротивление повышается, но существенно увеличивается механическая прочность, упругость, коррозионная стойкость

Сплавы с оловом, алюминием, бериллием называются бронзами

Применение – пружинные и скользящие контакты, провода электротранспорта.

Латуни – сплавы меди и цинка и других металлов. Применение – токопроводы.

Механическая обработка проще.

Алюминий

ρ=0.028

Gp=80-170

Мягкий и твердый

Применение – жилы проводов и кабелей, твердый – жесткие шины, обкладки конденсаторов, экраны, конструкционный материал. В естественных условиях защищен оксидом (коррозионная стойкость), при связи с другими металлами образует гальваническую пару и наступает электрохимическая коррозия. Для передачи больших мощностей – рисунок 35.

Сплавы Алюминия

1) Термически неупрочнаемые АМу – Al+Mn, AMr – Al+ Mg+Mn

Повышаются прочностные свойства механические и остаются постоянными на протяжении всего времени эксплуатации

2) Термически упрочняемые сплавы

А) Дюралюминий – Аl+Cu+Mn+Mg

Б) Силумины – Al+Si,используются как конструкционные материалы

3) Железо

ρ= 0.1

ρ =7600

Gp=700…750 МПА

На высоких частотах не используется т.к имеет большие потери, благодаря поверхностному эффекту.

Применение – конструкционный материал, 93 % рынка металлов, как конструкционных, жесткие и гибкие проводники для длительных режимов работы большого сечения применяются, как пример, рельсы электротранспорта, для коротковременных режимов работы – молниеотводы и заземления.

Вольфрам – тяжелый твердый серый

ρ = 0.3

Применяется для нитей накаливания, в электровакуумных приборах, обработка ковкой и волочением для образования волокнистой структуры, сильноточные разрывные контакты, для них характерны малый износ и высокое противостояние дуге

Недостаток – большое контактное давление, при соединении необходимо приложить сильное давление и высокое пробивное напряжение.

1.3. Материалы высокого сопротивления.

Материалы и сплавы высокого сопротивления.

1) Для измерительных приборов.

А) Ланганин – Cu –Mn – Ni (85:12:3)

ρ=0.48

малое термоэдс и небольшой ткс, рабочая температура до 200

б) Константан

Cu+Ni=60:40

ρ=0.64…0.52

рабочии температуры до 450

Ткс – min

Жаростойкие сплавы(в измерительных приборах и нагревателях)

ρ Tmax

Нихром – Ni+Cr 1.1 1100

Фехраль – Fe+ Al 1.25 960

Хромаль – Cr +Al + Ti 1.4 1150

Применение: нагревательные приборы.

Для мощных нагревательных приборов используются более дешевые материалы.

1.4. Сверхпроводимость. Сверхпроводники и криопроводники.

Криопроводники.

Проводники с очень малым сопротивлением при криогенных температурах (до 100К). применяются при передаче и генерации электроэнергии. Недостаток – взрывоопасность.

Общие свойства Ме (металлического состояния вещества):

1. Высокая тепло-электропроводность (попадает и графит)

2. Положительный ТКС

3. Термоэлектронная эмиссия

4. Хорошая отражательная способность: непрозрачны и блестят

5. Повышенная способность к классической деформации, которая объясняется периодичностью структуры решетки и отсутствием направленности металлической связи.

1.5. Припои. Провода и кабели.

Припои.

Используются при пайке.

Требования – высокая механическая прочность, малое сопротивление контакта, должен обладать защитными свойствами.

А) Легкоплавкие (мягкие) – припои , чаще всего марки ПОС – х (х – содержание олова) с увеличением кол-ва олова –удельное сопротивление падает, уменьшается Gp, уменьшается температура плавления. 230 -400 – температура плавления

Б) Тугоплавкие (твердые) – припои медноцинковый – ПМЦ – х (доля цинка — х) – 800 (температура плавления)

Назначение флюса при пайке – растворение и удаление окислов, защита поверхности металла в процессе пайки, улучшение растекаемости припоя и смачиваемости соединяемых деталей.

Виды флюсов

А) Активные флюсы – на основе кислоты.

Б) Безксилотные – на основе щелочи (спирт, глицерин, канифоль)

В) Активированные – есть кислотная составляющая и щелочная

Г) Антикоррозионная.

Проводящие пленки в микроэлектронике.

А) с высоким удельным сопротивлением для создания резисторов.

Б) с малым удельным сопротивлением, для создания «проводов»

Требования для проводящих пленок – образование омического контакта, способность выдерживать большие плотности токов — 100…300 А/мм2,

ТКЛР должен совпадать с ТКЛР подложки, стойкость к окислению коррозии, механическая прочность, хорошая адгезия («прилипчивость») к материалу подложки.

Ни один из материалов не обладает всеми свойствами одновременно. Поэтому используют трехслойные структуры

Нижний слой должен обладать – «прилипчивостью», совпадением ТКЛР,

Средний слой — должен обладать минимальным сопротивлением,

Верхний слой — защитный.

Провода и кабели.

Проводка и кабели бывают:

А) однопроволочными и многопроволочными (гибкие провода и кабели — шнуры).

Б) Одножильные и многожильные. АПВ – алюминий, ПВ — медь.

1.6. Проводниковые материалы микроэлектроники

2. Примеры проводниковых материалов.

3. Большой группой самостоятельно применяемых проводниковых материалов являются металлы и их сплавы. Наибольшей проводимостью обладают благородные металлы: золото, серебро, платина, а наибольшее распространение получили медь и алюминий ввиду их дешевизны. Параметры некоторых благородных металлов и металлов высокой проводимости приведены в таблице х.

4. В таблицу х сведены наиболее распространенные области применения металлов и сплавов с высокой проводимостью.

5. Таблица х. Параметры материалов высокой проводимости

Материал

Параметр Золото

Аu Серебро

Ag Платина

Pt Медь

Сu Алюминий

Аl Железо (сталь)

Fe Вольфрам

W

Удельное сопротивление , Ом•мм2/м 0. 015 0.0175 0.028 0.1

Удельная проводимость , МCм•м 67 58 10

Плотность d, кг/ м3 8900 7680

Относительное удлинение l, % 50 0.5 – 35* 0.05-0.08

Предел прочности, МПа 200 260-390 80-170 700

Твердость по Бриннелю, ед 25

Температурный коэффициент ТК, 1/C 0.0043

Применение в сплавах латуни, бронзы силумины, дюралюмины стали, чугуны

* большой разброс численных значений параметра объясняется несколькими вариантами кристаллической структуры, присутствием примесей и некоторыми другими факторами.

Таблица х – типичная область применения проводниковых материалов

Материал (сплав) Химический состав, особенности строения Область применения

Золото сравнительно прочное, вытягивается в тонкие нити, пленки, фольгу, обладает хорошей адгезией, коне окисляется контактные площадки, межсоединения в микроэлектронике, покрытие контактов компонентов РЭА, проводники от кристалла ИМС до выводов корпуса

Серебро Отличная проводимость, адгезия, высокая коррозионная стойкость покрытие для разрывных контактов, ВЧ-проводов и кабелей,

Платина высокая твердость, химическая стабильность. низкое сопротивление покрытие в разрывных контактах, катализатор в химических реакциях

Палладий более дешевый заменитель платины

Медь мягкая ММ Низкое сопротивление при сравнительно небольшой стоимости провода и кабели

Медь твердая МТ разрывные контакты, волноводы, теплоотводы

Бронзы Повышенная прочность, упругость по сравнению с медью провода-троллеи для электротранспорта, упругие контакты

Латуни Повышенная прочность по сравнению с медью, коррозионная стойкость

Алюминий низкое сопротивление при сравнительно невысокой стоимости, коррозионно нестоек, мгновенно покрывается окислом, текуч силовые провода и кабели, сильноточные шины

Силумины повышенная прочность по сравнению с алюминием конструкционные материалы, проводящие несущие конструкции

Дюралюмины

Сталь электрические, магнитные и механические параметры сильно зависят от легирующих добавок и способов термической и механической обработки конструкционный материал, рельсы электротранспорта

Вольфрам высокая твердость, малый износ, хорошо противостоит дуге, высокая температура плавления сильноточные разрывные контакты, нити накаливания

Припои легкоплавкие (ПОС) Контактные соединения в печатных платах. неподвижные контакты

Припои тугоплавкие (ПМЦ)

5.1. Перспективные направления развития проводниковых материалов.

Лабораторные работы

Исследование свойств проводниковых материалов. Резисторы.

Проводниковые материалы в катушках индуктивности

Проводниковые материалы в трансформаторах

ПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ Классификация и основные свойства проводниковых материалов

Оборудование, материаловедение, механика и …

Статьи
Чертежи
Таблицы
О сайте
Реклама

Любой материал, каким бы уникальным он ни был, не является самоценным, а предназначен для изготовления изделия, которое может быть использовано как отдельно, так и в качестве детали более сложного оборудования. Таким образом, материал реализует свои свойства только в качестве компонента оборудования. Современные материалы создаются с заранее заданными свойствами, а следовательно, под конкретное, достаточно узкое назначение. Поэтому наименований и марок материалов очень много. Они собраны и классифицированы в специальных государственных стандартах и справочниках. Поскольку из материалов создается какое-либо изделие, естественно, что в основе классификации чаще всего лежат назначение (например, конструкционные материалы, инструментальные, электротехнические, строительные и т.п.) и/или основные свойства, определяющие область использования (например, магнитные, проводниковые, полупроводниковые, износостойкие, коррозионно-стойкие и др.). Часто классификация строится по химическому составу материала и/или структуре, которые, опять же, определяют в большей степени его дальнейшее применение (например, сплавы на основе железа, алюминия, меди, никеля, титана и других элементов, слюдяные, композитные, полимерные, металлические материалы и т.п.). Различные классификации дополняют друг друга, например классификация по назначению. (конструкционные материалы) включает в себя классификацию по свойству (коррозионно-стойкие материалы), которая, в свою очередь, содержит классификацию по структуре и химическому составу (металлические сплавы на основе [c. 540]

Настоящий энциклопедический справочник, издаваемый в трех томах, охватывает все основные классы электротехнических материалов диэлектрических, магнитных, проводниковых и полупроводниковых. Классификация материалов в связи с потребностями круга читателей, на которых рассчитан справочник, сделана в соответствии со свойствами и областями применения материалов. Поэтому иногда один и тот же материал может рассматриваться в различных разделах, наиример никель как магнитный материал рассматривается в разделе магнетиков, а как материал для электродов электровакуумных приборов — в разделе проводников и т. д. В конце каждого тома имеется алфавитный указатель, который наряду с оглавлением тома должен помочь читателю быстро найти интересующие его данные о том или ином материале. [c.6]

Смотреть главы в:

Электрорадиоматериалы -> ПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ Классификация и основные свойства проводниковых материалов

Классификация и свойства

Классификация и свойства проводниковых материалов

Материал основной

Материалы классификация

Мер основные свойства

Основные свойства материалов

ПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ — 7- 1. Классификация и основные свойства проводниковых материалов — 7-2 Материалы высокой проводимости

Проводниковые материалы

Проводниковые материалы и их основные свойства

Проводниковые материалы — Свойств

Свойства материалов

Классификация электротехнических материалов — Электротехнические материалы — Справочник

Классификация электротехнических материалов.   Для производства элементов электроустановок, их монтирования и сборки используют всевозможные электротехнические материалы. Эти материалы подразделяются:
1.   по способности пропускать электрический ток:
        а) проводники;
        б диэлектрики;
        в) полупроводники;
2.   назначению:
        а) материалы для изготовления токоведущих частей;
        б) изолирующие, изоляционные материалы;
        в) магниты;
        г) конструкционные;
        д) вспомогательные;
3.

агрегатному состоянию:
        а) твердые;
        б) жидкие;
        г) газообразные;
4. химическому составу:
       а) чистые элементы;
       б) химические соединения элементов и смеси.
   Проводниковые материалы довольно легко пропускают электрический ток и по этой причине используются как токоведущие части электроустановок. К этим материалам относятся металлы, в первую очередь – это серебро, медь, алюминий, сталь, а также их сплавы – такие как латунь, бронза и пр. К проводникам также относятся растворы различных кислот, щелочей, солей и электротехнический уголь.
   Электроизоляционные материалы (они же диэлектрики) очень тяжело пропускают электрический ток и поэтому их используют для изоляции токоведущих частей. К этим материалам принадлежат воздух, инертные газы, различные смолы, пластмассы, стекло, парафин, слюда, керамика и др.
   К полупроводниковым материалам относятся материалы, которые занимают промежуточное значение по способности пропускания электрического тока между проводниками и изоляторами (диэлектриками).

К ним относятся химические элементы 4-ой группы — германий, кремний, химические соединения галлия и индия. Из полупроводниковых материалов изготавливают полупроводниковые приборы — диоды, полупроводниковые резисторы, транзисторы, тиристоры, микросхемы и др.
Такие свойства как намагничивание присущи магнитным материалам, к которым относят железо и другие сплавы, состоящие из железа. Эти материалы используются в качестве сердечников статоров и роторов электродвигателей и генераторов, трансформаторов, электромагнитных реле, дросселей и др.
Конструкционные электротехнические материалы применяют для изготовления конструктивных частей электроустановок. К этой группе относятся как проводниковые, так и электроизоляционные материалы. Так, например, из чугуна и сплавов алюминия льют корпуса электромашин, щиты, конструкции для крепежа токоведущих частей, из керамики изготовляют остовы электронагревательных приборов и реостатов, из пластмассы – корпуса электроприборов для измерения, ручки автоматических выключателей, рубильников.

В процессе изготовления и монтажа электроустановок еще используют клеи, лаки, припои, эмали и т. п. им материалы. Эти материалы относятся к вспомогательным электротехническим материалам.

Проводниковые материалы их свойство и классификации — презентация на Slide-Share.ru 🎓

Первый слайд презентации: Проводниковые материалы их свойство и классификации

Выполнил: студент 12б группы
Васильев Евгения

Изображение слайда

Слайд 2

Свойства проводниковых материалов
К основным параметрам проводниковых материалов относятся:
1 ) удельное электрическое сопротивление проводника с сопротивлением R. постоянным поперечным сечением S и длиной l вычисляется по формуле
ρ =RS/ l Ом * м;
Значение ρ у металлов в нормальных условиях отличаются друг от друга примерно в 100 раз.
ρ ≤ 0,1 мкОм*м –металлы высокой проводимости;
ρ ≥ 0,3 мкОм*м – сплавы высокого сопротивления;
При возрастании температуры сопротивление проводника увеличивается и может быть определено:
R2 = R1[1 + α (t2 – t1)],
где R2 – сопротивление проводника при температуре t2 ;
R1 – сопротивление проводника при температуре t1 ;
α –температурный коэффициент сопротивления;
(t2 – t1)].- повышение температуры.
2) температурный коэффициент удельного сопротивления – ТКρ или α ;
α = (1/ ρ )*( dρ / dT )
Характеризует относительное изменение электросопротивления при изменении температуры на один градус, т.е. является мерой чувствительности сопротивления к температуре, или, напротив, мерой его термической стабильности. ТКС для металлов положителен и в среднем составляет 4*10 -3 К -1
Для проводников высокого сопротивления ТКС должен быть как можно меньшим.
Если взять не сплав, а чистый металл, то удельное электрическое сопротивление связано в основном с рассеиванием энергии свободных электронов на дефектах кристаллической решетки, к которым относятся примесные атомы, вакансии, дислокации и тепловые колебания собственных атомов, Поэтому удельное сопротивление
ρ = ρ тепл + ρ ост,
ρ тепл – удельное сопротивление, обусловленное в основном тепловыми колебаниями решетки;
ρ ост, — удельное сопротивление, вызванное наличием дефектов кристаллической решетки.
Характерная для металлов зависимость удельного сопротивления от температуры приведена на рис.3.2.

Изображение слайда

Слайд 3

3) коэффициент термо-э. д.с.; Коэффициент термо-э.д.с проводников для термопар подбирается большим по величине, постоянным в широком температурном диапазоне и стабильным во времени. Там где наличие термо-ЭДС нежелательно – минимальный коэффициентт относительно медных проводов.
4 ) коэффициент теплопроводности – γ т прямо пропорционален удельной проводимости γ. Теплоотводящие устройства изготовляют из материалов с высокой электрической проводимостью – медь, алюминий и сплавы на их основе.
5) Из механических свойств наиболее важными являются предел прочности при растяжении – σ р и относительное удлинение – Δl / l. Сильно зависят от режимов механической и термической обработки.
Характер влияния металлической примеси на величину удельного сопротивления данного металла зависит от типа образуемого сплава. Если взять сплав любого химического состава, со структурой твердого раствора, он всегда будет состоять из однородных зерен, в узлах кристаллической решетки которых будут находиться атомы металлов А и В в разных соотношениях в зависимости от состава сплава. Наличие разнородных атомов приведет к искажению кристаллической решетки. Если пропускать ток, то сопротивление движению электронов будет тем больше, чем больше будет искажена эта решетка в зернах сплава. Максимальное искажение, очевидно, будет тогда, когда в сплаве содержится 50% атомов А и 50% атомов В. В этом случае удельное сопротивление будет максимальным. При этом тем меньше будет величина температурного коэффициента удельного электрического сопротивления сплава.
Поэтому при создании металлического сплава с повышенным удельным электрическим сопротивлением необходимо подбирать компоненты сплава таким образом, чтобы они взаимно растворялись друг в друге и максимально искажали кристаллическую решетку.
Если оба компонента не растворяются друг в друге, то сплав имеет структуру механической смеси и состоит из зерен, каждое из которых содержит атомы только одного компонента ( металла А или металла В). В этом случае, в каком бы направлении ни протекал электрический ток, он всегда будет протекать попеременно по зернам металлов А и В, а характеристики будут усредняться, поэтому свойства сплавов находятся между свойствами составляющих металлов.
В случае химического соединения двух металлов зависимость удельного сопротивления и его температурного коэффициента от содержания компонентов будет сложной, зависящей от характера соединений, образующихся при разных составах сплава.
Если взять не сплав, а чистый металл, то удельное электрическое сопротивление связано в основном с рассеиванием энергии свободных электронов на дефектах кристаллической решетки, к которым относятся примесные атомы, вакансии, дислокации, и тепловых колебаний собственных атомов.

Изображение слайда

Слайд 4

Сверхпроводимость
Она проявляется при достаточно низких температурах в резком снижении удельного сопротивления материала практически до нулевых значений. При температурах близких к абсолютному нулю становится возможным притягивание одноименно заряженных электронов и образование электронных ( куперовских ) пар. Они обладают большой энергией связи, поэтому обмена энергией между ними и решеткой нет. При этом сопротивление металла становится равным 0. При повышении температуры куперовские пары распадаются и сверхпроводимость исчезает.
Криопрводимость
При охлаждении проводника примерно до -173 о С тепловое движение электронов и тепловые колебания атомной решетки замедляется. Число соударений электронов и атомов сокращается, и сопротивление проводника падает. При достижении криогенных температур, лежащих в диапазоне температур сжижения гелия (4,2К), водорода (20,3К), азота (77,4К), удельная проводимость металла возрастает в сотни и тысячи раз ( криопроводимость ) по сравнению с проводимостью при нормальной температуре. Но сверхпроводимость не наступает.

Изображение слайда

Последний слайд презентации: Проводниковые материалы их свойство и классификации

Классификация проводниковых материалов
По агрегатному состоянию.
1. Газообразные.
Газы при низких значения напряжённости электрического поля не являются проводниками. При высоких значениях напряжённости электрического поля, начинается ударная ионизация – носители заряда электроны и ионы. При сильной ионизации и равенстве в единице объеме электронной и ионов – плазма.
Применение: газоразрядные приборы.
2. Жидкие.
а) Электролиты (водные растворы кислот, щёлочей, солей) – носители заряда ионы вещества, при этом состав электролита постепенно изменяется, и на электродах выделяются продукты электролиза.
Применение: электролитические конденсаторы, покрытие металлов слоем другого металла (гальваностегия), получение копий с предметов (гальванопластика), очистка металлов (рафинирование).
б) Расплавленные металлы (имеют высокую температуру, ртуть Hg t плавHg =-39 0 С и галлий Ga t плавGa =29,7 0 С) – носители заряда электроны.
Применение: в литейном производстве, ртутные лампы, галлий в полупроводниковой технике (легирующий элемент для германия), низкотемпературные припои.
3. Твёрдые.
Металлы и сплавы – носители заряда электроны.
Применение: токопроводящие части электрических машин, аппаратов и сетей.

Изображение слайда

(PDF) Проводящие и изоляционные материалы

ПРОВОДЯЩИЕ И ИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ

(Мануэль Болотинхай)

1. ПРОВОДЯЩИЕ МАТЕРИАЛЫ

Проводящие материалы можно разделить на три группы: проводники, полупроводники

и неповрежденные диэлектрики

. В этом разделе будут рассмотрены только проводники.

В целом металлы и сплавы являются проводниками электричества. Наиболее распространенными металлами

, используемыми в электричестве, являются медь, алюминий и их сплавы.

Основная электрическая характеристика проводников — сопротивление, которое изменяется в зависимости от температуры

, поэтому медь имеет более низкое сопротивление, чем алюминий.

Соотношение сопротивления при двух разных температурах θ и θ определяется уравнением

R = R x α x [1 — (θ — θ)]

«α» — температурный коэффициент металл (0,0039 для меди; 0,004 для алюминия).

Медь и ее сплавы

Медь имеет самую высокую электрическую и теплопроводность среди обычных промышленных металлов

.Он имеет хорошие механические свойства, легко паяется, легко доступен, а

имеет высокую стоимость лома. Широко используется в проволочной форме.

Кадмий, медь, хром, медь, теллур, медь и сера, медь

находят широкое применение в электротехнической промышленности, где требуется высокая проводимость.

Кадмиевая медь особенно подходит для контактных проводов в электрических железных дорогах, трамваях

, троллейбусах, портальных кранах и аналогичном оборудовании, а также используется в воздушных линиях связи

и линиях передачи большой протяженности.Отливки из кадмиевой меди

находят применение в компонентах распределительных устройств и вторичных обмотках трансформаторов

для сварочных аппаратов. Кадмиевая медь может быть припаяна мягким припоем, серебром

и припаяна так же, как и обычная медь.

Хромированная медь особенно подходит для высокопрочных сварочных электродов, таких как точечные

и сварочные электроды. Лента и проволока используются для легких пружин, по которым проходит ток

.В термообработанном состоянии материал может использоваться для сегментов коммутатора

во вращающихся машинах, где температуры выше нормальных.

Серебряная медь имеет такую же электропроводность, что и обычная медь с высокой проводимостью,

, но ее температура размягчения после закалки в результате холодной обработки намного выше, а ее сопротивление ползучести

при умеренно повышенных температурах увеличивается. Его основное применение

— в электрических машинах, которые работают при высоких температурах или подвергаются воздействию высоких температур

при производстве.

Теллуровая медь легко обрабатывается, обладает высокой электропроводностью, сохранением работоспособности.

Закалка при умеренно повышенных температурах и хорошая коррозионная стойкость. Типичное применение

— тела магнетронов, которые часто изготавливаются из твердого тела. Теллур

медь можно без труда паять мягким припоем, серебряной пайкой и пайкой.

Классификация электропроводящих материалов

Электропроводящие материалы являются основным требованием для электротехнической продукции.Электропроводящий материал можно классифицировать следующим образом:

На основе удельного сопротивления или проводимости

Проводящий материал с низким удельным или высоким удельным сопротивлением
Проводящий материал с высоким удельным или низким сопротивлением

Таблица классификации проводящих материалов на основе удельного сопротивления или проводимости

Проводящий материал с низким сопротивлением или высокой проводимостью

Материалы с низким удельным сопротивлением или высокой проводимостью очень полезны в электротехнической продукции. Эти материалы используются в качестве проводников для всех видов обмоток, необходимых в электрических машинах, аппаратах и устройствах. Эти материалы также используются в качестве проводников при передаче и распределении электроэнергии.
Некоторые из материалов с низким удельным сопротивлением или высокой проводимостью и их удельное сопротивление приведены в таблице ниже —

Проводящий материал с высоким или низким удельным сопротивлением

Материалы, имеющие высокое удельное сопротивление или низкую проводимость, очень полезны для электротехнической продукции.Эти материалы используются для производства нитей накаливания для ламп накаливания, нагревательных элементов для электрических обогревателей, обогревателей, электрических утюгов и т. Д.
Некоторые из материалов с высоким удельным сопротивлением или низкой проводимостью перечислены ниже:

Вольфрам
Углерод
Нихром или Brightray — B
Нихром — Vor Brightray — C
Манганин

В зависимости от области применения

Материалы, используемые в качестве проводников для катушек электрических машин
Материалы для нагревательных элементов
Материалы для нитей ламп
Используемый материал для линии передачи
Биметаллы
Материалы для электрических контактов
Электроуглеродные материалы
Материал для щеток, используемых в электрических машинах
Материалы, используемые для предохранителей

Классификационная таблица проводящих материалов в зависимости от их применения показана на рисунке ниже.

9009 8 Материалы, используемые в качестве проводников для катушек электрических машин

Материалы, имеющие низкое удельное сопротивление или высокую проводимость, такие как медь, серебро и алюминий, могут использоваться для изготовления катушек для электрических машин.Однако, учитывая оптимальную проводимость, механическую прочность и стоимость, медь лучше всего подходит для изготовления катушек для электрических машин.

Материалы для нагревательных элементов

Для изготовления нагревательных элементов используются материалы с высоким удельным сопротивлением или низкой проводимостью, такие как нихром, кантал, мельхиор, платина и т. Д. Материалы, используемые для нагревательных элементов, должны обладать следующими свойствами:

Высокая температура плавления
Отсутствие окисления в рабочей атмосфере
Высокая прочность на разрыв
Достаточная пластичность для вытягивания металла или сплава в виде проволоки

Материалы для лампы Нити

Материалы с высоким удельным сопротивлением или низкой проводимостью, такие как углерод, тантал, вольфрам и т. Д.используются для изготовления нити накаливания лампы накаливания. Материалы, используемые для изготовления нити лампы накаливания, должны обладать следующими свойствами:

Высокая температура плавления
Низкое давление пара
Отсутствие окисления в среде инертного газа (аргон, азот и т. Д.) При рабочей температуре
Высокое удельное сопротивление
Низкое тепловое коэффициент расширения
Низкий температурный коэффициент сопротивления
Должен иметь высокий модуль упругости и предел прочности на разрыв
Достаточная пластичность, чтобы его можно было вытягивать в виде очень тонкой проволоки
Возможность преобразования в форму нити
Высокая Усталостная устойчивость к термически индуцированным колеблющимся напряжениям
Стоимость должна быть минимум

Материал, используемый для линии передачи

Материалы, используемые для изготовления проводника линии передачи, должны обладать следующими свойствами —

Высокая проводимость
Высокая прочность на разрыв
Легкий вес
Высокая устойчивость к коррозии
Высокая термическая стабильность
Низкий коэффициент теплового расширения
Низкая стоимость

Материалы, используемые для линий электропередачи, перечислены ниже:

Медь
Алюминий
Кадмиево-медные сплавы
Фосфорная бронза
Оцинкованная сталь
Стальной сердечник из меди
Стальной сердечник из алюминия

Биметаллы

Для изготовления биметаллов можно использовать множество комбинаций металлов с различным «коэффициентом линейного теплового расширения». Некоторые из обычно используемых комбинаций для изготовления биметаллических лент перечислены ниже:

Железо, никель, константан (высокий «коэффициент линейного теплового расширения»)
Сплав железа и никеля (низкий «коэффициент линейного теплового расширения»)

Материалы электрических контактов

Успешная работа электрических контактов зависит от различных факторов. При выборе подходящего материала для электрического контакта мы должны учитывать факторы.Некоторые из наиболее важных факторов перечислены ниже —

Контактное сопротивление
Контактное усилие
Напряжение и ток

Электроуглеродные материалы

Углерод широко используется в электротехнике. Электроуглеродные материалы производятся из графита и других форм углерода.
Углерод имеет следующие применения в электротехнике —

Для изготовления нити накаливания
Для замыкания электрических контактов
Для изготовления резисторов
Для изготовления щеток для электрических машин, таких как машины постоянного тока, генераторы переменного тока.
Для изготовления элементов аккумуляторных элементов
Угольные электроды для электропечей
Электроды для электродугового освещения и сварки
Компонент для вакуумных клапанов и трубок
Для изготовления деталей для телекоммуникационного оборудования

Материал для щеток, используемых в электрических машинах

Ранее Выбирая материал для щеток, мы должны учитывать следующие требования к щетке —

Контактное сопротивление
Термическая стабильность
Смазочные свойства
Механическая прочность
Низкая хрупкость

Материал, используемый для щеток в электрических машинах: перечисленные ниже —

Углерод
Природный графит
Электрографит
Металлический графит
Медь

Материалы, используемые для элементов предохранителей

Элемент предохранителя является основным требованием для блока предохранителей. Плавкий элемент должен иметь следующие свойства:
Низкое сопротивление — чтобы избежать нежелательного падения напряжения на плавком элементе, чтобы он влиял на нормальное функционирование или производительность цепи, устройства или оборудования.
Низкая температура плавления — плавкий элемент должен иметь низкую температуру. температура плавления. Чтобы он перегорел из-за нагрева избыточным током при перегрузке или коротком замыкании.
Для плавкого элемента используются разные типы металлов и сплавов. Некоторые из этих элементов перечислены ниже:

Алюминий
Свинец и олово
Медь
Серебро
Сплавы Rose
Древесные сплавы

Типы проводящих материалов

Проводящие термопластические соединения делятся на основные классификации на основе от их электрических свойств и скорости распада статических зарядов.

Антистатические составы (10

¹⁰ до 10 ¹²)

Обеспечивает очень медленное затухание статического заряда, от сотых долей до нескольких секунд, предотвращая накопления, которые могут быть источником разряда или инициировать другие близлежащие электрические события.

В нашей линейке полностью полимерных смесей PermaStat ^® эти свойства присущи материалу и не зависят от влажности для активации или ограничены хрупкостью, как покрытия.

Статические диссипативные соединения (от 10

⁶ до 10 ¹²)

Позволяет рассеивать или разлагать электрические заряды с гораздо большей скоростью, чем антистатические материалы, обычно в пределах миллисекунд.Измеренное сопротивление равномерное и обычно сильное.

Материалы, обеспечивающие идеальную защиту от электростатических разрядов (от 10 ⁶ до 10 ⁹), находятся на нижнем конце диапазона рассеивания статического электричества. Доступные компаунды включают марки с наполнителем из углеродных частиц в нашей линейке продуктов ESD-A.

Проводящие соединения (10

¹ до 10 ⁶)

Скорость затухания, измеряемая в наносекундах, достаточно мгновенная, чтобы обеспечить заземление и отвести более сильные электрические заряды.

Этот уровень проводимости достигается за счет включения углеродного волокна, большого количества углеродного порошка или других проводящих добавок и доступен в нашей линейке продуктов ESD-C.

Защитные компаунды EMI / RFI (10

¹ до 10 ⁴)

Аттестованные не по электрической проводимости, материалы этого типа используются из-за их способности поглощать или отражать электромагнитную энергию и, таким образом, обеспечивать защиту от источников помех.

В продуктах, обеспечивающих защитные свойства, используются волокна из нержавеющей стали или металлизированные волокна, которые входят в нашу линейку продуктов EMI.

Узнайте больше о нашей линейке проводящих продуктов!

Узнайте больше о технологиях добавления проводящих свойств пластмассам и о процессе разработки специального состава для требований вашего приложения.

Брошюра по проводимости

Дополнительная информация

Бюллетени по инновациям

Технические описания

Электрические проводники, полупроводники и изоляторы | Классификация материи

2.

6 Электрические проводники, полупроводники и изоляторы (ESAAH)

Электрический провод: Электрический проводник — это вещество, которое позволяет электрическому току проходить через него.

Электропроводниками обычно являются металлы. Медь — один из лучших электрических проводников, поэтому из нее делают токопроводящие провода. На самом деле, серебро на самом деле имеет даже более высокую электропроводность, чем медь, но серебро слишком дорогое в использовании.

В воздушных линиях электропередач, которые мы видим над собой, используется алюминий . Алюминий обычно окружает стальной сердечник, который делает его более прочным и не ломается при растяжении на расстояние. Иногда для изготовления проволоки используют золото, потому что оно очень устойчиво к коррозии поверхности. Коррозия — это когда материал начинает разрушаться из-за его реакции с кислородом и водой в воздухе.

Линии электропередач

Изоляторы: Изолятор — это непроводящий материал, который не несет заряда.

Примеры изоляторов: пластик и дерево. Полупроводники ведут себя как изоляторы, когда они холодные, и как проводники, когда они горячие. Элементы кремний и германий являются примерами полупроводников.

Электропроводность

Цель

Для исследования электропроводности ряда веществ

Аппарат

две или три ячейки
лампочка
зажимы под крокодил
провода
набор исследуемых веществ (например,грамм. кусок пластика, алюминиевая банка, металлическая точилка для карандашей, магнит, дерево, мел, ткань).

Метод

Установите схему, как показано выше, так, чтобы тестируемое вещество удерживалось между двумя зажимами типа «крокодил». Выводы проводов должны быть подключены к элементам, а лампочка также должна быть включена в цепь.
Поместите испытуемые вещества по одному между зажимами типа «крокодил» и посмотрите, что произойдет с лампочкой.Если лампочка светится, это означает, что ток течет, а тестируемое вещество — это электрический проводник .

Результаты

Запишите свои результаты в таблицу ниже:

Тестовое вещество

Металл / неметалл

Светится ли лампочка?

Проводник или изолятор

В исследуемых веществах металлы были способны проводить электричество, а неметаллы — нет. Металлы — хорошие электрические проводники, а неметаллы — нет.

Все о электропроводящих материалах

Размещено RCF Technologies в 16 января 2020 г. 16:24

Как известно большинству людей, металлы служат отличными проводниками электричества, в то время как неметаллы (например, пластмассы и каучуки) — нет. Электропроводность — или ее отсутствие — делают эти два типа материалов подходящими для различных случаев использования в промышленном секторе.При выборе материала для изготовления электрического или электронного устройства важно учитывать его электрические свойства, в том числе его проводимость, чтобы конечный продукт функционировал должным образом.

Следующее сообщение в блоге служит руководством по электропроводящим материалам, в котором описываются причины их ключевых свойств, доступные типы, их отношение к производству и способы превращения обычно непроводящего материала в проводящий.

Что вызывает электропроводность?

Производственные материалы различаются количеством (от одного до восьми) валентных электронов, присутствующих во внешней оболочке их атомов. Как правило, чем ниже число, тем более проводящим является материал (обычно проводник), и чем выше число, тем менее проводящий материал (обычно изолятор).

Большинство металлов имеют от одного до трех валентных электронов, что позволяет электрически заряженным субатомным частицам легко смещаться и мобилизоваться. Свободное движение электронов приводит к прохождению заряда, то есть к проводимости электричества. Напротив, резиновые и пластмассовые материалы обычно имеют мало свободных электронов, если они вообще есть, что делает их плохими электрическими проводниками, но отлично подходят для изоляционных приложений.

Примеры электропроводящих материалов

Многие из материалов с самой высокой проводимостью — это металлы. Тремя металлами с самой высокой электропроводностью являются:

Серебро
Медь
Золото

Каждый из этих металлов имеет один валентный электрон. Алюминий — следующий по величине проводящий металл, несмотря на наличие трех валентных электронов. Хотя серебро и золото обладают большей проводимостью, чем медь и алюминий соответственно, последние материалы используются чаще из-за их более низкой стоимости и большей доступности.

Влияние электропроводности на производство

Электрические свойства материала влияют на то, как он используется в электрических и электронных устройствах. Например:

Проводники — материалы с высокой проводимостью (например, металлы, такие как серебро, золото или медь) — используются для производства электрических проводов и кабелей
Изоляторы — материалы с плохой электропроводностью (например, резина или пластик) — используются для изготовления изоляции и других изделий электрозащиты
Полупроводники — материалы, которые не являются ни хорошими, ни плохими проводниками электричества (например,g., кремний) — широко используются для изготовления интегральных схем для компьютеров, телефонов, телевизоров и многих других электронных устройств.

Как сделать непроводящие материалы проводящими

В качестве альтернативы металлам компании-производители продукции могут также использовать обычно непроводящий материал, такой как ткань или эластомер, который был изменен для обеспечения повышенной электропроводности. Производители материалов могут превратить непроводящую подложку в электрический проводник, используя специализированную технику, в которой в основной материал интегрируются электропроводящие добавки.

Электропроводящие изделия от RCF Technologies

В RCF Technologies мы используем наш запатентованный материал — Rishon® — для создания широкого спектра электропроводящих продуктов, таких как муфты и уплотнения. Хотя Rishon по своей природе непроводящий, мы можем добавлять небольшие количества добавок, которые увеличивают его проводимость, не увеличивая его вес. Чтобы узнать больше о наших электропроводящих продуктах, свяжитесь с нами сегодня.

Электропроводность — Энциклопедия Нового Света

Электропроводность или удельная проводимость — это мера способности материала проводить электрический ток. Когда разность электрических потенциалов помещается поперек проводника, его подвижные заряды текут, вызывая электрический ток. Электропроводность σ определяется как отношение плотности тока J {\ displaystyle \ mathbf {J}} к напряженности электрического поля E {\ displaystyle \ mathbf {E}}:

J = σE {\ displaystyle \ mathbf {J} = \ sigma \ mathbf {E}}

Также возможны материалы с анизотропной проводимостью, и в этом случае σ представляет собой матрицу 3 × 3 ( или, точнее говоря, тензор ранга 2), который обычно симметричен.

Электропроводность является обратной (обратной) величиной удельного электрического сопротивления и имеет единицы СИ — сименс на метр (См • м ^-1), т.е. Электропроводность материала составляет один Сименс на метр. Электропроводность обычно обозначается греческой буквой σ, но иногда также используются κ или γ.

ЕС-метр обычно используется для измерения проводимости в растворе.

Классификация материалов по проводимости

Металлический проводник имеет высокую проводимость.
Изолятор, такой как стекло или вакуум, имеет низкую проводимость.
Электропроводность полупроводника обычно является промежуточной, но сильно варьируется в зависимости от различных условий, таких как воздействие на материал электрических полей или определенных частот света, и, что наиболее важно, в зависимости от температуры и состава полупроводникового материала.

Степень легирования твердотельных полупроводников имеет большое значение для проводимости.Чем больше легирование, тем выше проводимость. Электропроводность водного раствора сильно зависит от концентрации в нем растворенных солей, а иногда и от других химических веществ, которые имеют тенденцию к ионизации в растворе. Электропроводность образцов воды используется в качестве индикатора того, насколько образец не содержит соли или примесей; чем чище вода, тем ниже проводимость.

Что такое проводники и изоляторы

Все проводники содержат электрические заряды, которые перемещаются при приложении разности электрических потенциалов (измеряемой в вольтах) к отдельным точкам на материале. Этот поток заряда (измеряемый в амперах) означает , электрический ток . В большинстве материалов скорость тока пропорциональна напряжению (закон Ома) при условии, что температура остается постоянной, а материал остается в той же форме и состоянии. Отношение между напряжением и током называется сопротивлением (измеряется в омах) объекта между точками приложения напряжения. Сопротивление стандартной массы (и формы) материала при данной температуре называется сопротивлением материала.Сопротивление и удельное сопротивление противоположны проводимости и проводимости. Некоторые хорошие примеры проводников — металлические.

Самые известные проводники металлические. Медь — самый распространенный материал для электропроводки (серебро — лучший, но дорогой), а золото — для высококачественных контактов поверхность-поверхность. Однако есть также много неметаллических проводников, в том числе графит, растворы солей и всякая плазма.

В непроводящих материалах отсутствуют подвижные заряды, поэтому они сопротивляются прохождению электрического тока, выделяя тепло. Фактически, все материалы обладают некоторым сопротивлением и нагреваются при протекании тока. Таким образом, правильная конструкция электрического проводника учитывает температуру, которую проводник должен выдерживать без повреждений, а также количество электрического тока. Движение зарядов также создает электромагнитное поле вокруг проводника, которое оказывает на проводник механическую радиальную силу сжатия. У проводника данного материала и объема (длина x площадь поперечного сечения) нет реальных ограничений по току, который он может нести без разрушения, пока тепло, генерируемое резистивными потерями, удалено, и проводник может выдерживать радиальные силы.Этот эффект особенно важен для печатных схем, где проводники относительно малы и расположены близко друг к другу, а также внутри корпуса: выделяемое тепло, если его не удалить должным образом, может вызвать плавление (плавление) дорожек.

Поскольку все проводники имеют некоторое сопротивление, и все изоляторы будут пропускать ток, теоретической разделительной линии между проводниками и изоляторами не существует. Однако существует большой разрыв между проводимостью материалов, которые будут проводить полезный ток при рабочем напряжении, и материалов, которые будут пропускать незначительный ток для данной цели, поэтому категории изолятор и проводник действительно имеют практическая полезность.

Некоторые значения электропроводности

	Электропроводность (См ^-1)	Температура (° C)	Заметки
Серебро	63,01 × 10 ⁶	20	Самая высокая электропроводность из всех металлов
Медь	59,6 × 10 ⁶	20
Отожженная медь	58.0 × 10 ⁶	20	Называется 100% -ным стандартом IACS или Международным стандартом отожженной меди. Устройство для выражения проводимости немагнитных материалов путем испытания методом вихревых токов. Обычно используется для проверки состояния и сплава алюминия.
Золото	45,2 × 10 ⁶	20	Золото обычно используется в электрических контактах.
Алюминий	37.8 × 10 ⁶	20
Морская вода	5	23	Обратитесь к Kaye and Laby для получения более подробной информации, поскольку для морской воды существует множество вариаций и важных переменных. 5 (S • m ^-1) будет для средней солености 35 г / кг при температуре около 23 (° C) Авторские права на связанные материалы можно найти здесь. Может быть, кто-то может связаться с NPL и спросить, можно ли воспроизвести их информацию на отдельной странице здесь.
Питьевая вода	от 0,0005 до 0,05		Этот диапазон значений типичен для питьевой воды высокого качества и не является показателем качества воды.
деионизированная вода	5,5 × 10 ^-6 ^[1]		меняется на 1,2 × 10 ^-4 в воде без газа ^[1]

Комплексная проводимость

Для анализа проводимости материалов, подвергающихся воздействию переменных электрических полей, необходимо рассматривать проводимость как комплексное число (или как матрицу комплексных чисел, в случае упомянутых выше анизотропных материалов), называемую проводимостью .Этот метод используется в таких приложениях, как электроимпедансная томография, тип промышленной и медицинской визуализации. Адмиттивность — это сумма реальной составляющей, называемой проводимостью, и мнимой составляющей, называемой восприимчивостью. ^[2]

В альтернативном описании реакции на переменные токи используется реальная (но частотно-зависимая) проводимость наряду с реальной диэлектрической проницаемостью. Чем больше проводимость, тем быстрее сигнал переменного тока поглощается материалом (т. е.е., тем более непрозрачным будет материал). Дополнительные сведения см. В разделе «Математические описания прозрачности».

Температурная зависимость

Электропроводность сильно зависит от температуры. В металлах электропроводность уменьшается с повышением температуры, тогда как в полупроводниках электропроводность увеличивается с повышением температуры. В ограниченном диапазоне температур электропроводность может быть приблизительно прямо пропорциональна температуре. Чтобы сравнить измерения электропроводности при разных температурах, их необходимо стандартизировать для общей температуры.Эта зависимость часто выражается в виде наклона графика зависимости проводимости от температуры и может использоваться:

σT ′ = σT1 + α (T − T ′) {\ displaystyle \ sigma _ {T ‘} = {\ sigma _ {T} \ over 1+ \ alpha (T-T’)}}

где

σ _{T ′} — электрическая проводимость при обычной температуре, T ′

σ _T — электрическая проводимость при измеренной температуре, T

α — крутизна температурной компенсации материала,

T — измеренная абсолютная температура,

T ′ — обычная температура.

Наклон температурной компенсации для большинства природных вод составляет около двух% / ° C, однако он может находиться в диапазоне
(от одного до трех)% / ° C. Этот уклон зависит от геохимии и может быть легко определен в лаборатории.

При чрезвычайно низких температурах (недалеко от абсолютного нуля K) было обнаружено, что некоторые материалы демонстрируют очень высокую электропроводность в виде явления, называемого сверхпроводимостью.

См. Также

Банкноты

Ссылки

Джанколи, Дуглас.2007. Физика для ученых и инженеров, с современной физикой (главы 1-37), 4-е изд. Освоение серии физики. Река Аппер Сэдл, Нью-Джерси: Prentice Hall. ISBN 978-0136139263
Майни, А.К. 1997. Упрощенная электроника и связь , 9-е изд. Нью-Дели: Khanna Publishers.
Плонус, Мартин. 2001. Электроника и связь для ученых и инженеров. Сан-Диего: Harcourt / Academic Press. ISBN 0125330847
Типлер, Пол Аллен и Джин Моска. 2004. Физика для ученых и инженеров, Том 2: Электричество и магнетизм, Свет, Современная физика , 5-е изд. Нью-Йорк: W.H. Фримен. ISBN 0716708108

Внешние ссылки

Все ссылки получены 18 сентября 2017 г.

Кредиты

New World Encyclopedia писателей и редакторов переписали и завершили статью Wikipedia
в соответствии со стандартами New World Encyclopedia . Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 Лицензия (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с указанием авторства. Кредит предоставляется в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на участников Энциклопедии Нового Света, участников, так и на самоотверженных добровольцев Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних публикаций википедистов доступна исследователям здесь:

История этой статьи с момента ее импортирования в New World Encyclopedia :

Примечание. Некоторые ограничения могут применяться к использованию отдельных изображений, на которые распространяется отдельная лицензия.

Классификация материалов по удельному сопротивлению

Удельное сопротивление материала является характеристикой этого конкретного материала. Материалы можно разделить на проводники и изоляторы. Металлы и сплавы с низким удельным сопротивлением порядка 10 ^-6 — 10 ^-8 Ом · м являются хорошими проводниками электричества. Они несут ток без заметной потери энергии.

Пример: серебро, алюминий, медь, железо, вольфрам, нихром, манганин, константан.

Удельное сопротивление металлов увеличивается с повышением температуры. Изоляторы — это вещества с очень высоким удельным сопротивлением порядка 10 ⁸ — 10 ¹⁴ Ом · м. Они обладают очень высоким сопротивлением току и называются непроводящими.

Пример : стекло, слюда, янтарь, кварц, дерево, тефлон, бакелит.

Между этими двумя классами материалов лежат полупроводники (таблица). Они частично дирижируют. Удельное сопротивление полупроводника 10 ^-2 — 10 ⁴ Ом · м.Пример: германий, кремний.

Удельное сопротивление, обычно обозначаемое греческой буквой ро (ρ). Единицей измерения сопротивления является ом. В системе метр-килограмм-секунда — единица удельного сопротивления в ом-метре. Если длина измеряется в сантиметрах, удельное сопротивление может быть выражено в единицах ом-сантиметр.

Таблица: Удельное электрическое сопротивление при комнатной температуре

На основании удельного сопротивления вещества классифицируются как проводники, изоляторы и резисторы.

Проводники — это вещества с очень низким электрическим сопротивлением.
Изоляторы — это вещества с бесконечно высоким сопротивлением.
Резисторы — это вещества со сравнительно высоким сопротивлением, чем проводники, но меньшим сопротивлением, чем изоляторы.

Удельное сопротивление полупроводников находится между проводниками и изоляторами. Золото является хорошим проводником электричества и поэтому имеет низкое удельное сопротивление. Стекло — хороший изолятор, не пропускающий электроны.Следовательно, он имеет высокое сопротивление. Кремний — это полупроводник, поэтому он допускает частичное движение электронов. Удельное сопротивление идеальных проводников равно нулю, а удельное сопротивление идеальных изоляторов бесконечно.

Удельное сопротивление отличается от вещества к веществу —

Все вещества можно классифицировать по их удельному сопротивлению: —

(1) Вещества с очень низким удельным сопротивлением — Материал с очень низким удельным сопротивлением пропускает электрический ток через них.Итак, соединения с очень низким удельным сопротивлением называются проводниками.

(2) Вещества с умеренным сопротивлением — Вещества с умеренной чувствительностью оказывают существенное сопротивление протеканию через них электрического тока. Такой материал поэтому и получил название резисторы.

(3) Вещества с высоким удельным сопротивлением — Вещества с очень высоким удельным сопротивлением не позволяют проходить через них электричеству. Материал, не пропускающий через них электричество, называется изоляторами.

Материал с высоким удельным сопротивлением означает, что он имеет высокое сопротивление и будет сопротивляться потоку электронов. Материал с низким удельным сопротивлением означает, что он имеет низкое сопротивление и, таким образом, электроны плавно проходят через материал. Например, медь и алюминий имеют низкое удельное сопротивление. Хорошие проводники имеют меньшее удельное сопротивление. Изоляторы обладают высоким сопротивлением. Можно видеть, что удельное сопротивление меди и удельное сопротивление латуни низкое, и ввиду их стоимости по сравнению с серебром и золотом они становятся экономически эффективными материалами для использования для многих проводов.Удельное сопротивление меди и простота ее использования означают, что она также используется почти исключительно в качестве проводящего материала на печатных платах.

alexxlab

Посмотреть все записи автора alexxlab →

Классификация проводниковых материалов

Электропроводность проводниковых материалов Электропроводность твёрдых проводников.

Классификация проводниковых материалов по агрегатному состоянию — MOREREMONTA

Основные характеристики и свойства проводниковых материалов — Студопедия

ПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ

ПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ Классификация и основные свойства проводниковых материалов

Оборудование, материаловедение, механика и …

Классификация электротехнических материалов — Электротехнические материалы — Справочник

Проводниковые материалы их свойство и классификации — презентация на Slide-Share.ru 🎓

Первый слайд презентации: Проводниковые материалы их свойство и классификации

Слайд 2

Слайд 3

Слайд 4

Последний слайд презентации: Проводниковые материалы их свойство и классификации

(PDF) Проводящие и изоляционные материалы

Классификация электропроводящих материалов

На основе удельного сопротивления или проводимости

Проводящий материал с низким сопротивлением или высокой проводимостью

Проводящий материал с высоким или низким удельным сопротивлением

В зависимости от области применения

Материалы для нагревательных элементов

Материалы для лампы Нити

Материал, используемый для линии передачи

Биметаллы

Материалы электрических контактов

Электроуглеродные материалы

Материал для щеток, используемых в электрических машинах

Материалы, используемые для элементов предохранителей

Типы проводящих материалов

Антистатические составы (10

Статические диссипативные соединения (от 10

Проводящие соединения (10

Защитные компаунды EMI / RFI (10

Узнайте больше о нашей линейке проводящих продуктов!

Дополнительная информация

Бюллетени по инновациям

Технические описания

Электрические проводники, полупроводники и изоляторы | Классификация материи

2.

Электропроводность

Цель

Аппарат

Метод

Результаты

Все о электропроводящих материалах

Что вызывает электропроводность?

Примеры электропроводящих материалов

Влияние электропроводности на производство

Как сделать непроводящие материалы проводящими

Электропроводящие изделия от RCF Technologies

Электропроводность — Энциклопедия Нового Света

Классификация материалов по проводимости

Что такое проводники и изоляторы

Некоторые значения электропроводности

Комплексная проводимость

Температурная зависимость

См. Также

Банкноты

Ссылки

Внешние ссылки

Кредиты

Классификация материалов по удельному сопротивлению

alexxlab

Вам также может понравиться

Стоимость для электроэнергии для юр лиц: Калькулятор ценовых категорий | Ценовые категории электроэнергии

Основные защитные в электроустановках до 1000 в: Основные и дополнительные средства защиты при работах в электроустановках до 1000В

Мосэнергосбыт замена электросчетчика: Установка/замена приборов учета

Добавить комментарий Отменить ответ