Проводит ток серебро: ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ

Серебро, Медь, Алюминий, Железо, Золото, Никель, Вольфрам, Ртуть.

Автор: Серков Павел

• 1.  Проводники: Серебро, Медь, Алюминий, Железо, Золото, Никель, Вольфрам, Ртуть.
• 2.  Проводники: Углерод, нихромы, термостабильные сплавы, припои, прозрачные проводники.
• 3.  Неорганические диэлектрики: Фарфор, стекло, слюда, керамики, асбест, элегаз и вода
• 4.  Органические полусинтетические диэлектрики.
• 5.  Синтетические диэлектрики на базе фенолформальдегидных смол.
• 6.  Пластики. История использования пластиков.
• 7.  Изоляционные ленты и трубки

Проводники

Двадцатый век — век пластмасс. До появления широкого спектра синтетических полимерных материалов, человек использовал в конструировании металлы и материалы природного происхождения — дерево, кожу и т.д. Сегодня мы завалены пластмассовыми изделиями, начиная от одноразовой посуды, заканчивая тяжелонагруженными деталями двигателей автомобилей. Пластмассы во многом превосходят металлы, но никогда не вытеснят их полностью, поэтому рассказ начнется с металлов. Металлам посвящены сотни книг, дисциплина, посвященная им, называется «металловедение».

Нас интересуют металлы с точки зрения электронной техники. Как проводники, как часть электронных приборов. Все остальные применения — например такие, как конструкционные материалы, в данное пособие пока не вошли.

Главное для электронной техники свойство металлов — это способность хорошо проводить электрический ток. Посмотрим на таблицу удельного сопротивления различных чистых металлов:

Видим лидеров нашего списка: Ag, Cu, Au, Al.

Серебро

Ag — Серебро. Драгоценный металл. {Понятие «драгоценный металл» означает в том числе особые условия по работе с металлом, устанавливаемые законодательством.}Серебро — самый дешевый из драгоценных металлов, но, тем не менее, слишком дорог, чтобы массово делать из него провода. На 5% лучшая электропроводность по сравнению смедью, при разнице в цене почти в 100 раз.

Примеры применения

В виде покрытий проводников в СВЧ технике. Ток высокой частоты, из-за скин-эффекта в большей части течет по поверхности проводника, а не в его толще, поэтому тонкое покрытие высокочастотного волновода серебром дает бОльший прирост проводимости, чем покрытие серебром проводника для постоянного тока.

Волновод для СВЧ излучения, покрытый изнутри слоем серебра.

В сплавах контактных групп. Контакты силовых, сигнальных реле, рубильников, выключателей чаще всего изготовлены из сплава с содержанием серебра. Переходное сопротивление такого контакта получается ниже медного, он меньше подвержен окислению. Так как контакт обычно миниатюрен, вклад этой малой добавки серебра в стоимость всего изделия незначителен. Хотя при утилизации большого количества реле, стоимость серебра делает целесообразным работу по отделению контактов в кучку для последующего аффинажа.

Согласно документации производителя контакты содержат серебро и кадмий.

Различные реле. Верхнее реле имеет даже посеребренный корпус с характерной патиной. Содержание драгметаллов в изделиях, выпущенных в СССР было указано в паспортах на изделия.

В качестве присадки в припоях. Качественные припои (как твёрдые так и мягкие) часто содержат серебро.

Проводящие покрытия на диэлектриках. Например, для получения контактной площадки на керамике, на неё наносится суспензия из серебряных частиц с последующим запеканием в печи (метод «вжигания»).

Компонент электропроводящих клеев и красок. Электропроводящие чернила часто содержат суспензию серебряных частиц. По мере высыхания таких чернил, растворитель испаряется, частицы в растворе оказываются всё ближе, слипаясь и создавая проводящие мостики, по которым может протекать ток. Хорошее видео с рецептом по созданию таких чернил.

Недостатки

Несмотря на то, что серебро благородный металл, оно окисляется в среде с содержанием серы:

4Ag,+,2H₂S,+,O₂,->,2Ag₂S,+,2H₂O

Образуется темный налет — «патина». Также источником серы может служить резина, поэтому провод в резиновой изоляции и посеребренные контакты — плохое сочетание.

Потемневшее серебро можно очистить химически. В отличии от чистки абразивными пастами (в том числе зубной пастой) это самый нежный способ чистки, не оставляющий царапин.

Медь

Cu — медь. Основной металл проводников тока. Обмотки электродвигателей, провода в изоляции, шины, гибкие проводники — чаще всего это именно медь. Медь нетрудно узнать по характерному красноватому цвету. Медь достаточно устойчива к коррозии.

Примеры применения

Провода. Основное применение меди в чистом виде. Любые добавки снижают электропроводность, поэтому сердцевина проводов обычно чистейшая медь.

Гибкие многожильные провода различного сечения.

Гибкие тоководы. Если проводники для стационарных устройств можно в принципе изготовить из любого металла, то гибкие проводники делают почти всегда только из меди, алюминий для этих целей слишком ломкий. Содержат множество тоненьких медных жилок.

Теплоотводы. Медь не только на 56\% лучше алюминия проводит ток, но ещё имеет почти вдвое лучшую теплопроводность. Из меди изготавливают тепловые трубки, радиаторы, теплораспределяющие пластины. Так как медь дороже алюминия, часто радиаторы делают составными, сердцевина из меди, а остальная часть из более дешевого алюминия.

Радиаторы охлаждения процессора. Центральный стержень изготовлен из меди,он хорошо отводит тепло от кристалла процессора, а алюминиевый радиатор сразвитым оребрением уже охлаждает сам стержень.

При изготовлении фольгированных печатных плат. Печатные платы, в любом электронном устройстве изготовлены из пластины диэлектрика, на который наклеена медная фольга. Все соединения между элементами печатной платы выполнены дорожками из медной фольги.

Техника сверхвысокого вакуума. Из металлов и сплавов только нержавеющая сталь и медь пригодны для камер сверхвысокого вакуума в таких приборах, как ускорители элементарных частиц или рентгеновские спектрометры. Все остальные металлы в вакууме слегка испаряются и портят вакуум.

Аноды рентгеновских трубок. В рентгеноструктурном анализе требуется монохроматическое рентгеновское излучение. Его источником зачастую является облучаемая электронами медь (спектральная линия Cu Kα), которая к тому же прекрасно отводит тепло. Если же требуется другое излучение (Co или Fe), его получают от маленького кусочка соответствующего металла на массивном медном теплоотводе. Такие аноды всегда охлаждаются проточной водой.

Интересные факты о меди

Алюминий

Al — Алюминий. «Крылатый металл» четвертый по проводимости после серебра, золота и меди. Алюминий хоть и проводит ток почти в полтора раза хуже меди, но он легче в 3,4 раза и в три раза дешевле. А если посчитать проводимость, то эквивалентный медному проводник из алюминия будет дешевле в 6,5 раз! Алюминий бы вытеснил медь как проводник везде, если бы не пара его противных свойств, но об этом в недостатках.

Чистый алюминий, как и чистое железо, в технике практически не применяется. Любой «алюминиевый» предмет состоит из какого-нибудь сплава алюминия. Сплавы могут содержать кремний, магний, медь, цинк и другие металлы. Их свойства отличаются очень сильно, и это необходимо учитывать при обработке. Ниже перечислены несколько самых распространенных марок алюминия: (Даны марки сплавов согласно номенклатуре Американской Алюминиевой Ассоциации (АА), Первая цифра — серия марок сплава, в зависимости от того, какой легирующей добавки больше, остальные цифры обычно не соотносятся с концентрацией и необходимо обращение к справочнику. )

• 1199. Чистый 99,99% алюминий. Бывает почти исключительно в виде фольги.
• 1050 и 1060. Чистый алюминий 99,5% и 99,6% соответственно. Из-за высокой теплопроводности иногда используется как материал для радиаторов. Мягок, легко гнется. Провода, пищевая фольга, посуда.
• 6061 и 6082. Сплавы: 6061: Si 0,6%, Mg 1,0%, Cu 0,28%, 6082: Si, Mg, Mn. Первый более распространен в США, второй — в Европе. Легко точить, фрезеровать. Наилучший материал для самоделок. Прочен. Легко поддается сварке, паяется твердыми припоями. Легко анодируется. Плохо гнется. Не годится для литья.
• 6060. Состав: Mg, Si. Более мягок, чем 6061 и 6082, при обработке резанием слегка «пластилиновый», за что его не любят токари. Распространен и дешев, других особых преимуществ не имеет. Дешевый алюминиевый профиль из непонятного сплава имеет хорошие шансы оказаться им.
• 5083. Сплав с магнием (>4% Mg). Отличная коррозионная стойкость, устойчив в морской воде. Один из лучших вариантов для деталей, работающих под дождем. Тоже может встретиться в магазине стройматериалов, наряду с другими подобными марками.
• 44400, он же «силумин». Сплав с большим процентом кремния (Si >8%). Литейный. Низкая температура плавления, при пайке твердыми припоями риск расплавить саму деталь. Хрупок, при изгибе ломается. На изломе видны характерные кристаллы.
• 7075. 2,1–2,9% Mg, 5,1–6,1% Zn, 1,2–1,6% Cu. Очень своеобразный сплав, отличается даже цветом (пленка окислов слегка золотистая). Неожиданно твердый для алюминия, по твердости сравним с мягкой сталью. Плохо анодируется. Не паяется вообще. Не предназначен для сварки. Не гнется и не куется вообще. Не годится для литья. Резанием обрабатывается отлично, прекрасно полируется. Хорош для ответственных деталей. Используется для винтов в велосипедах, в оружии (материал многих деталей винтовки M16).

Относительно невысокая температура плавления (660°С у чистого, меньше 600°С у литейных сплавов) алюминия делает возможным отливку деталей в песочные формы в условиях гаража/мастерской. Однако многие марки алюминия не годятся для литья.

Примеры применения

Провода. Алюминий дешев, поэтому толстые силовые кабели, СИП, ЛЭП выгодно делать из алюминия. В старых домах квартирная проводка сделана алюминиевым проводом (с 2001 года ПУЭ запрещает в квартирах использовать алюминиевый провод, только медный, см ниже. (Правила устройства электроустановок, 7-е издание, п. 7.1.34). Также алюминий не используется как проводник в ответственных применениях.

Слева старый алюминиевый провод. Справа алюминиевые кабели различного сечения, пригодные для укладки в грунт. В частности, кабелем справа был подключен к электроэнергии целый этаж здания. Кабель помимо наружной резиновой оболочки имеет бронирующую стальную ленту для защиты нижележащей изоляции от повреждений, к примеру, лопатой при раскопке.

Теплоотводы. Не только домашние батареи делают из алюминия, но и радиаторы у микросхем, процессоров.

Различные алюминиевые радиаторы.

Корпуса приборов. Корпус жёсткого диска в вашем компьютере отлит из алюминиевого сплава. Небольшая добавка кремния улучшает прочностные качества алюминия, сплав силумин: это корпуса жёстких дисков, бытовых приборов, редукторов и т. д. Анодированный алюминий (алюминий, у которого электрохимическим путем окисная

пленка на поверхности сделана потолще и прочнее) хорошо окрашивается и просто красив. Окисная пленка (Al₂O₃ — из того же вещества состоят драгоценные

камни рубины и сапфиры) достаточно твёрдая и износостойкая, но, к сожалению, алюминий под ней мягок, и при сильном воздействии ломается как лёд на воде.

Экраны. Электромагнитное экранирование часто делается из алюминиевой фольги или тонкой алюминиевой жести. Можете провести простой эксперимент, мобильный телефон завернутый в фольгу потеряет сеть — он будет заэкранирован.

Отражающее покрытие у зеркал. Тонкая пленка алюминия на стекле отражает 89% (значения примерные, точное значение зависит от длины волны и типа покрытия) падающего света (Серебро 98%, но на воздухе темнеет из-за сернистых соединений). Любой лазерный принтер содержит вращающееся зеркало, покрытое тонким слоем алюминия.

Зеркала от оптической системы планшетного сканера. Обратите внимание, оптические зеркала имеют металлизацию стекла снаружи, в отличии от привычных бытовых зеркал, где отражающее покрытие для защиты за стеклом. Бытовые зеркала дают двойное отражение — от поверхности стекла и от отражающего покрытия, что не так критично в быту, как защищенность отражающего покрытия.

Электроды обкладок конденсаторов. Алюминиевая фольга, разделенная слоем диэлектрика и туго свернутая в цилиндр — часть электрических конденсаторов (впрочем, для уменьшения габаритов конденсаторов фольгу заменяют алюминиевым напылением). Тот факт, что пленка оксида алюминия тонкая, прочная и не проводит ток, используется

в электролитических конденсаторах, обладающими огромными для своих габаритов электрическими емкостями.

Микропровод. Тончайшей проволокой из алюминия подключают кристаллы микросхемы к выводам корпуса. Также может использоваться медная и золотая проволока.

Недостатки

Алюминий — металл активный, но на воздухе покрывается оксидной пленкой, которая предохраняет металл от разрушения и скрывает его активную натуру. Если не дать алюминию формировать стабильную защитную пленку, например капелькой ртути, алюминий активно реагирует с водой. В щелочной среде алюминий растворяется, попробуйте залить алюминиевую фольгу средством для прочистки труб — реакция будет бурная, с выделением взрывоопасного водорода. Химическая активность алюминия, в паре с большой

разницей в электроотрицательности с медью делает невозможным прямое соединение проводов из этих двух металлов. В присутствии влаги (а она в воздухе есть почти всегда)

начинает протекать гальваническая коррозия с разрушением алюминия.

Два идентичных трансформатора от микроволновых печей. Левый вышел из строя по причине алюминиевых обмоток — отгорел провод от контакта — алюминий плохо паяется мягкими припоями, попытка обеспечить контакт также как и у медного провода привела к поломке.

Алюминий ползуч. Если алюминиевый провод очень сильно сжать, он деформируется и сохранит новую форму — это называется «пластическая деформация». Если сжать его

не так сильно, чтобы он не деформировался, но оставить под нагрузкой надолго — алюминий начнет «ползти» меняя форму постепенно. Это пакостное свойство ведет к тому, что хорошо затянутая клемма с алюминиевым проводом спустя 5–10–20 лет постепенно ослабнет и будет болтаться, не обеспечивая былого электрического контакта. Это одна из причин, почему ПУЭ запрещает тонкий алюминиевый провод для разводки электроэнергии по конечным потребителям в зданиях. (См п. 7.1.34 ПУЭ 7 издания) В промышленности не сложно обеспечить регламент — так называемая «протяжка» щитка, когда электрик периодически (1–2 раза в год) проверяет затяжку всех клемм в щитке. В домашних же условиях, обычно пока розетка с дымом не сгорит — никто и не озаботится качеством контакта. А плохой контакт — причина пожаров.

Алюминий, по сравнению с медью, менее пластичный, риска от ножа на жиле, при сьёме изоляции с провода быстрее приведет к сломавшейся жиле, чем у меди, поэтому изоляцию с алюминиевых проводов надо счищать как с карандаша, под углом, а не в торец.

Интересные факты об алюминии

Еще раз важное замечание. Алюминиевые и медные проводники напрямую соединять нельзя!
Для соединения проводников из меди и алюминия используйте промежуточный металл,
например, стальную клемму.

Источники

В крупных строительных магазинах (OBI, Leroy Merlin, Castorama) обычно есть в наличии алюминиевый профиль разных размеров и форм. Неплохим источником может послужить штампованная алюминиевая посуда — она очень дешева и существует разных форм. Но обратите внимание на марки. Если нужен 6061 и тем более 7075, придется покупать его у фирмы, специализирующейся на продажах металлов.

Железо

Fe — железо. Основной конструкционный материал в промышленности используется также и в электротехнике. Плохая, по сравнению с медью, электропроводность компенсируется очень низкой ценой. И, что важнее в России, меньшей привлекательностью для охотников за металлом, заземление из толстой ржавой трубы простоит без охраны дольше красивой медной шины.

В технике железо применяется почти исключительно в виде сплавов с углеродом — чугуна и сталей. Свойства сталей разных марок весьма различны: от мягких до твердых инструментальных.

Примеры применения

Метизы. Винты, шайбы, гайки из стали изготавливаются огромными количествами на специально разработанном для этого оборудовании. Метизы из других металлов встречаются очень редко и значительно дороже. Поэтому, в большинстве случаев, медный наконечник медного провода будет притянут к медной же шине стальным болтом (или омеднённым). Также важным является высокая прочность стали, медный болт не затянуть с усилием стального. Обратите внимание на цифры на головке болта: они обозначают его прочность. Чем больше число, тем сильнее можно затягивать болт.

Клеммные колодки, соединители. Соединители типа «орех» содержат стальные пластинки с защитным покрытием от коррозии. Также, применение стали необходимо для предотвращения гальванической коррозии при соединении медных и алюминиевых проводов.

Соединитель «орех». Внутри пластиковой оболочки комплект стальных пластин с винтами, позволяет сделать ответвление от жилы кабеля не разрезая саму жилу. Также позволяет перейти от алюминиевой жилы на медную.

Контуры заземления. Требования электробезопасности обязывают предусматривать заземление. Часто, в промышленных условиях, заземляющую шину изготавливают из стального проката, закрепленного по периметру стены. Плохая электропроводность стали компенсируется большим сечением проводника. Во многих случаях правила безопасности и стандарты предписывают делать детали заземления именно из стали по соображениям механической прочности.

Стальная полоса, огибающая колонну — шина заземления.

Широко используются магнитные свойства стали — из стальных пластин собирают сердечники трансформаторов, дросселей.

Недостатки

Коррозия. Железо ржавеет, при этом плотность ржавчины ниже плотности исходного железа, из-за этого конструкция распухает. Поэтому железо покрывают защитными покрытиями — оцинковка, лужение, хромирование, окраска и т.д. Разные марки стали подвержены коррозии в разной степени, причем по закону подлости сильнее всего ржавеют именно те, которые легче всего обрабатываются на станках.

Золото

Au — Золото. Самый бестолковый драгоценный металл. Имеет меньше всего применений в технике из всех драгоценных металлов, но является символом богатства. На удивление дороже платины (2017 г.), что лишено здравого смысла и является лишь результатом спекуляций.

Примеры применения

Покрытия контактов. Благодаря тому, что золото на воздухе не окисляется, контакты покрывают очень тонким слоем золота. В силу мягкости золота покрытие не подходит для контактов много работающих на истирание, в таких случаях подбирают более твердые покрытия (например родиевые), или легируют золото.

Золотое покрытие на различных электронных компонентах: покрытие на контактах платы для установки в слот, покрытие на контактах мембранных кнопок мобильного телефона, покрытие на штырьках процессора.

Защита от коррозии. В некоторых ответственных применениях используется золотое покрытие для защиты проводников от коррозии (в основном — военка). Когда-то покрытие золотом являлось единственным способом защитить детали электроники от коррозии в условиях джунглей, поэтому у многих старых радиодеталей позолочены даже корпуса. А сейчас обычно просто заливают плату компаундом в «кирпич».

Интересные факты о золоте

Золото — один из четырех металлов, имеющий оттенок в не окислившемся состоянии. Все остальные металлы белые (желтоватый цвет имеют золото и цезий,

медь — красноватая и в сплавах золотистая, осмий имеет голубой отлив).

Плотность золота отличается от плотности вольфрама незначительно (19,32 г/см³} у золота, 19,25 г/см³), этим пользуются для подделки золотых слитков, покрывая вольфрамовый слиток слоем золота. Некоторые теории заговора утверждают, что возможно это одна из причин, почему США никому не дают проверить подлинность их золотого

запаса. И, возможно, поэтому они отдали Германии их золото не сразу.

Можно извлечь золото химически из горы старой электроники, но это не всегда экономически целесообразно и преследуется по закону (ст. 191, 192 УК РФ).

Бестолковость золота требует пояснений. Представим добычу благородных металлов в 2016 году.

Из всей добытой платины 64% потребила промышленность. (Здесь и далее цифры примерные, усредненные по нескольким источникам).

Из всего добытого серебра 68% потребила промышленность.

Из всего добытого палладия 96% потребила промышленность.

Из всего добытого золота всего 10% потребила промышленность. Остальное ушло на украшения и на слитки в сейфах.

Никель

Ni — Никель. Замечательный металл, но в электронной технике основное применение в виде покрытий, как в чистом виде, так и в паре с хромом.

Примеры применения

Покрытие контактов. Наносится на медь, пластик для надежного контакта и для декоративных целей. Жадные китайцы иногда вообще делают контакты из пластмассы, покрывая сверху слоем никеля и хрома, внешне выглядит нормальным, даже как то работает, но ни о какой надежности речи не идет.

Различные разъемы, покрытые никелем для надежного контакта.

У разъема справа для экономии металла сердцевина штыря сделана полой с заливкой пластиком. Латунная никелированная трубочка, из которой сделан штырь, не самый худший вариант.

Тоководы у ламп. Сплав Платинит (46% Ni, 0,15% C, остальное — Fe) не содержит платины, но имеет очень близкое к платине значение линейного

температурного расширения (и близкое к стеклу), что позволяет делать из него надежные электроды, проходящие через стекло. Для аналогичных целей используют сплав Ковар (29% Ni, 17% Co, 54% Fe). Такие электроды при изменении температуры не вызывают растрескивания стекла и потерю герметичности. Место сплавления стекла с этими сплавами имеет красноватый оттенок что ошибочно воспринимается за медь.

Промежуточные защитные слои. Для защиты от коррозии, взаимной диффузии металлов при создании покрытий, могут формироваться промежуточные слои из никеля. Например при покрытии меди слоем золота, если не предусмотрен разделительный слой из никеля, золотое покрытие со временем из-за диффузии растворится в меди и потеряет целостность. Жала современных паяльников защищены слоем никеля, так как жало из голой меди медленно растворяется в олове, теряя форму.

Вольфрам

W — Вольфрам. Тугоплавкий металл, температура плавления 3422°С, что определяет основное его использование — нити накала и электроды.

Примеры применения

Нити накала. В лампах накаливания, в галогеновых лампах спираль изготовлена из вольфрама, нагревается электрическим током до белого каления, при этом сохраняя свою форму. Также катоды в радиолампах изготавливаются из вольфрама, но раскаливаются не до таких высоких температур, как осветительные лампы, специальное покрытие на катоде позволяет протекать термоэлектронной эмиссии при невысоких температурах.

Нить накаливания этой галогеновой лампы изготовлена из вольфрама. Галоген, обычно пары иода, химически связывает испаряющийся с нити вольфрам и возвращает его на нить, что позволяет повысить температуру накала спирали и уменьшить габарит лампы без страха, что вольфрам постепенно осядет на стенках колбы.

Мощная лампа накаливания от проектора. Даже тугоплавкий вольфрам со временем испаряется и оседает на стенках колбы в виде темного налета. Данного недостатка лишены галогеновые лампы.

Электроды дуговых ламп и сварочные электроды. В ксеноновых дуговых лампах, ртутных дуговых лампах, электроды должны выдерживать температуру электрической

дуги, при этом не расплавляясь и не изменяя своей формы, что под силу только вольфраму. Также электроды для сварки неплавящимся электродом изготовлены из вольфрама (TIG сварка).

Аноды рентгеновских трубок. Поток электронов от катода в рентгеновской трубке, разогнанный высоким напряжением тормозится бомбардируя анод, очень сильно нагревая его, поэтому такие аноды, особенно если они не имеют водяного охлаждения, зачастую изготавливаются из вольфрама. Однако в физических лабораториях часто применяют и аноды из меди или кобальта в связи с особенностями спектра рентгеновского излучения от таких анодов.

Источники

Вольфрам — не очень пластичный материал, поэтому спиральку из лампы накаливания

вряд ли удастся выпрямить и использовать по своему разумению. Если вдруг понадобится

вольфрамовый стержень — вам пригодится любой магазин по сварочному делу, электрод для

TIG-горелки без содержания лантана и других присадок. Проволоку для нитей накала самодельной

техники нетрудно купить на eBay.

• Цветовая маркировка электродов:
• Зеленый — чистый вольфрам.
• Красный, оранжевый — вольфрам + торий. Радиоактивно! Не шлифовать, не резать — пыль опасна!
• Голубой — вольфрам + сложная смесь.
• Черный, желтый, синий — вольфрам + лантан.
• Серый — вольфрам + церий.
• Белый — вольфрам + цирконий.

Ртуть

Hg — Ртуть. При комнатной температуре — блестящий, собирающийся в шарики жидкий металл. По экологическим соображениям использование ртути сокращается, но она широко использовалась в старых приборах, поэтому заслуживает упоминания.

Как и большинство металлов, ртуть образует сплавы. Но ртуть, будучи жидкой при комнатной температуре, способна сплавляться с металлами без дополнительного нагревания, растворять их. Растворенный в ртути металл, сплав металла с ртутью называется «амальгама».

Примеры применения

Жидкий контакт в датчиках положения, ртутных электроконтактных термометрах.

Различные ртутные приборы. Слева — мощный ртутный переключатель, замыкающий/размыкающий цепь при наклоне. Ниже на чёрных платках — аналогичные китайские ртутные переключатели — датчики положения из детского набора с Arduino. Сверху — колба ртутного электроконтактного термометра. В стекло вплавлены проволочки так, что при температуре 70°С столбик ртути в капилляре замыкает цепь (температура указана на корпусе).

В термометрах. Низкая температура замерзания, высокая температура кипения и большой коэффициент теплового расширения делают ртуть одним из самых удобных веществ для лабораторных и медицинских термометров. В бытовых термометрах ртуть уже очень давно не используется.

В манометрах и барометрах. Ртуть тяжелая, поэтому для уравновешивания атмосферного давления достаточно 70–80 см высоты столбика ртути. Хотя ртутные барометры в основном вышли из употребления, единицы измерения давления «миллиметр ртутного столба», а в вакуумной технике — «микрон ртутного столба» и «торр» (округленный вариант мм. рт. ст.) используются и по сей день. Нормальным атмосферным давлением считается 760 мм. рт. ст.

В нормальных элементах. Батарейка (Попытка запитать от такой батарейки самоделку обернется провалом — батарейка имеет большое внутреннее сопротивление (порядка единиц кОм) и не предназначена отдавать токи больше сотых долей микроампера, да и то с перерывами. ) с электродами из жидкой ртути, в которой растворены сульфаты ртути и кадмия, имеет ЭДС, известную и стабильную до единиц микровольт (теоретически 1,018636 В при 20°С). Такие элементы до сих пор используются в метрологии в качестве опорных источников напряжения, хотя и вытесняются полупроводниковыми схемами. Сосуд с ртутью в нормальном элементе запаян, однако он стеклянный, и ртути в нем много. Поэтому будьте осторожны, если найдете где-нибудь круглую железную банку с бакелитовой крышкой, клеммами и надписью «нормальный элемент» на бакелите. Внутри у нее — стеклянная колба с весьма опасными веществами.

Элемент нормальный насыщенный, НЭ-65, класс точности 0,005. Внешний вид корпуса нормальных элементов может различаться. Справа — содержимое корпуса, видна ртуть в нижней части колб. Такие элементы должны утилизироваться специализированной организацией.

Фото внутренностей Нормального Элемента

В диффузионных вакуумных насосах. Струя ртутного пара, выходящая из сопла с большой скоростью, захватывает молекулы воздуха и вытягивает их из откачиваемого объема. Затем ртутный пар конденсируется за счет охлаждения жидким азотом и используется снова. Насосы такого типа когда-то использовались для откачки радиоламп. Сейчас вместо ртути используются нетоксичные и не требующие жидкого азота силиконовые масла, но в некоторых лабораториях до сих пор можно найти старые ртутные системы.

Пары ртути — рабочий газ люминесцентных ламп. Несмотря на то, что люминесцентная лампа должна содержать небольшое количество ртути, в некоторых лампах ртути добавлено от души, и видно, как в колбе перекатывается шарик ртути. Пары ртути при возбуждении их электрическим током излучают яркий свет, преимущественно в синей и ультрафиолетовой области. Помимо них в спектре ртути есть яркие желтый и зеленый дублеты, по наличию которых ртутную лампу легко отличить от любой другой, посмотрев на нее через призму или отражение в компакт-диске. Специальная ртутная лампа в лабораториях используется как источник зеленого света с известной длиной волны.

В мощных тиратронах и ртутных выпрямителях. Используется так же, как и в ртутных лампах. Мощные ртутные вентили широко использовались для питания локомотивов на железных дорогах и в других подобных задачах до появления полупроводниковых приборов.

Как растворитель для металлов при выделении золота и платины из сырья амальгамацией и в производстве зеркал. Ртуть выпаривается, металл остается. Иногда этот процесс неправильно называют «аффинаж», путая его с совершенно другим способом очистки драгметаллов.

В ртутных счетчиках времени наработки. В старой технике ртутный капиллярный кулономер использовался как счетчик часов, которые проработал прибор. Гениальная по простоте и надёжности конструкция.

Ртутный счетчик времени наработки от осцилографа. В углу показан крупным планом разрыв столбика ртути в капилляре каплей электролита. Ртуть под действием тока растворяется на одном конце капли и восстанавливается на другом, в результате этот разрыв движется по капилляру на расстояние, пропорциональное пропущенному через капилляр количеству электричества. Благодарю Александра @Talion_amur за предоставленный образец.

В амальгамных зубных пломбах. Встречаются и по сей день, особенно в США.

Токсичность

Все изделия, содержащие ртуть, должны утилизироваться специализированной службой. Недопустимо выбрасывать их с бытовым мусором во избежание скопления ртути на свалке.

Все разливы ртути должны быть собраны, а поверхности демеркуризованы. Ртуть хорошо испаряется при комнатной температуре, поэтому закатившийся в щель шарик ртути долгое время будет отравлять воздух.

Демеркуризация:

Если у вас разбилось изделие с ртутью, то предпринимайте следующие действия:

1. Откройте форточки и обеспечьте проветривание.

2. Вызовите специализированную службу демеркуризации в вашем городе. Профессионалы не только грамотно уберут ртуть, но также и произведут замеры концентрации паров ртути в помещении.

Если вдруг в вашем городе не оказалось службы демеркуризации, вы находитесь вдали от цивилизации то процесс демеркуризации придется продолжить самостоятельно.

3. Соберите видимые шарики ртути в герметичную тару. Их удобно собирать вместе при помощи двух хорошо обрезанных листов бумаги, сливая шарики в подготовленную тару. Мельчайшие шарики ртути из щелей можно вытянуть при помощи спиринцовки, или щетки из металла, которые смачивает ртуть (например медь). Разумеется после использования такой «инструмент» окажется загрязнен ртутью и подлежит утилизации.

Затем при помощи химических средств оставшаяся, не видимая глазу ртуть переводится в нелетучие, но по прежнему ядовитые соли, которые спокойно можно удалить с поверхности моющими средствами. Для этого используются 0,2% водный раствор перманганата натрия («марганцовка») подкисленный добавлением 0,5% соляной кислоты или 20% раствор хлорного железа (того, которым платы травят). Вопреки указаниям в старых книгах, засыпание места разлива порошком серы не эффективно.

4. Тщательно промыть обработанные площади водой с моющим средством.

5. Всю собранную ртуть и загрязненные предметы герметично упаковать и сдать в специализированную организацию.

Что однозначно не стоит делать при разливе ртути:

1. Паниковать и спешить. Иногда, при небольших авариях больше вреда наносит паника и спешка, чем сама авария. Вспоминается байка, записанная Ю.А.Золотовым:

Однажды, когда профессор МГУ Алексей Николаевич Кост вел практикум по органической

химии, у одного из студентов разбилась колба с эфиром и его пары вспыхнули.

Началась паника, кто-то прибежал с углекислотным огнетушителем и с трудом погасил

пожар. Все это время Кост совершенно невозмутимо сидел за своим столом и с

кем-то разговаривал. Потом, когда все успокоились, подошел к месту происшествия и приказал:

— Спички!

Ему дали коробок, он чиркнул спичкой и бросил ее в еще не просохшую эфирную

лужу. Огонь вспыхнул вновь, все оторопели. А Кост, не суетясь, взял противопожарное

одеяло, ловко накрыл им пламя и изрек:

— Гореть надо умеючи!

2. Пытаться собрать ртуть пылесосом, пылесос только в турборежиме раздробит и испарит шарики ртути, в итоге все помещение и сам пылесос окажутся загрязнены ртутью. Аналогично не стоит использовать для сбора ртути веники, щетки — они только раскидывают и дробят шарики ртути.

3. Сливать ртуть в раковину или унитаз. Ртуть значительно тяжелее воды, поэтому навсегда осядет в первом попавшемся изгибе трубы — в гидрозатворе или колене.

Пара слов о токсикологии ртути.

Некоторые в детстве играли шариками ртути, и «с ними ничего не было». Действительно, вопреки распространенному мнению металлическая ртуть при кратковременном контакте малоопасна. Причина малой токсичности металлической ртути — в ее плохой биодоступности. Нерастворимая в воде и химически инертная, почти как благородные металлы, она не может быстро попасть в организм.

Опасно вдыхание паров ртути, и это практически единственный путь поступления ее в организм. Касание ртути пальцами никакой дополнительной опасности не добавляет. Более того, дажепроглатывание ртути обычно проходит без последствий для здоровья. Ртуть химически достаточно инертна и выходит из организма естественным путем. Поэтому она является причиной не острых отравлений, а вялотекущих хронических, проявляющихся в медленном постепенном ухудшении здоровья и не всегда вовремя диагностируемых врачами. Именно этим ртуть и коварна: маленький шарик, закатившийся под плинтус, будет годами испаряться и отравлять воздух в квартире, а жильцы не будут понимать, чем и почему они болеют. Порча здоровья от контакта со ртутью в течение нескольких дней может быть необратима.

Растворимые соединения ртути намного опаснее, и именно они образуются, когда ртуть так или иначе попадает в организм человека, животных или в растений. Рекорд по токсичности принадлежит диметилртути — это ужасно токсичное из известных человечеству веществ, настолько токсичное, что при первой возможности ищут менее опасную альтернативу если предстоит работа с ней. Капля диметилртути способна убить человека сквозь резиновые перчатки, причем первые симптомы отравления могут появиться только на следующий день.

Если вы выкинув ртуть подальше от дома думаете, что проблема устранена — то вы серьезно ошибаетесь. Ртуть — яд кумулятивный, способный к накоплению в живых организмах

и передаче дальше по пищевой цепочке. Примером отравления человека ртутью является болезнь Минамата. Ртуть из выброшенной люминесцентной лампы отравит если не вас, то ваших потомков.

Дополнительные сведения

Если вы нашли где-нибудь ртуть, не пытайтесь ее продать. Ртуть и ее соли считаются сильнодействующими ядовитыми веществами (ст. 234 УК РФ). На содержащие ртуть приборы заводского производства, соответствующие официальным стандартам, запрет не распространяется. Найденную ртуть и неисправные ртутьсодержащие приборы, следует сдавать на переработку в специализированные службы в вашем городе. Единственный широко доступный источник ртути (если вдруг понадобится в научной работе) — медицинские термометры.

Свойства металлов. DjVu

Электропроводность

Это качество означает способность металлов проводить электрический ток под действием внешнего электрического поля в том случае, когда металл входит в состав электрической цепи. Носителями тока являются электроны, движение которых в электрическом поле усиливается в сторону положительного полюса. Скорость их не может возрастать непрерывно; в кристалле через некоторое время они сталкиваются с каким-нибудь препятствием, и таким образом устанавливается постоянное значение скорости потока.

При комнатной температуре в куске металла электрон испытывает столкновение 1015 раз в секунду. Однако от столкновения до столкновения он успевает пролететь мимо десятков атомов — огромное расстояние в мире электронов. В хороших проводниках, например в серебре или меди, свободный пробег при комнатной температуре равен доброй сотне атомных диаметров.

Какого же рода преграды встречает электрон? В реальном металле электроны встречают множество препятствий: атомы и ионы, расположенные не на одной линии с другими; отсутствие атомов в тех местах, где они должны быть; чужеродные атомы, попавшие в кристалл; трещины, дефекты и другие отклонения от идеальной кристаллической структуры.

Встречается препятствие и совсем иного рода. Оно заключается в колебательном движении ионов и атомов, расположенных в узлах кристаллической решетки. С изменением температуры меняется амплитуда колебаний, а это, естественно, ведет к уменьшению вероятности того, что электрон пролетит мимо. Так как амплитуда колебаний атомов около положения равновесия усиливается с ростом температуры, следовательно, и электропроводность, и обратная ей величина — электросопротивление — тоже должны изменяться.

Действительно, эксперименты подтверждают, что выше — 193°С электрическое сопротивление металлов увеличивается пропорционально температуре и, наоборот, его электропроводность становится меньше. При охлаждении эта прямая зависимость от температуры нарушается. Способность металла проводить электрический ток резко возрастает. Некоторые металлы, например свинец, олово, ртуть, при обычной температуре не отличаются хорошей проводимостью, при низких температурах обнаруживают свойство сверхпроводимости. При охлаждении ниже какой-то температуры (различной для разных веществ) эти металлы вдруг полностью теряют свое сопротивление. Если кольцо, сделанное из такого металла, погрузить в жидкий водород (темп. кип. — 252,8°С), с помощью магнита возбудить в нем электрический ток, то он будет циркулировать в металле очень долго. Наличие его обнаруживали даже спустя год.

Рассмотрим теперь, что произойдет, если присоединить кусок проволоки к аккумуляторной батарее. Электрический ток потечет в сторону положительного полюса. Ко всем электронам, находящимся в проволоке, прикладывается сила со стороны электрического поля. Если направление поля и движение электрона совпадают, то он начинает двигаться с большей скоростью. Если электрон перемещался в другую сторону, то под действием электрического поля он будет замедляться, а если в каком-нибудь ином направлении, то электрическая сила будет заставлять его отклоняться по направлению к положительному полюсу. При установившемся режиме число электронов, двигающихся по направлению силы приложенного электрического поля, несколько больше, чем в каком-либо другом. В результате мы наблюдаем ток, текущий по проволоке.

Эти рассуждения в одинаковой мере относятся ко всем металлам. Однако известно, что электропроводность каждого из них различна. Ее величина зависит от концентрации электронов в энергетической зоне металла, от типа кристаллической решетки, размеров и особенностей строения составляющих ее атомов. При равных температурных условиях одни элементы проводят электрический ток хорошо, другие плохо: атомы различных металлов при одинаковой температуре имеют разную амплитуду тепловых колебаний. Это вызывает различное рассеяние электронов и отличие в электропроводности. Наилучшей проводимостью обладают серебро, медь и золото, потому что сочетание всех указанных условий у них наиболее благоприятное. Одновалентные переходные металлы (щелочные) — лучшие проводники, чем щелочноземельные и переходные элементы. Эти особенности можно объяснить, если рассмотреть степень заполнения энергетических зон в различных металлах. Если в такой зоне, образовавшейся в результате перекрывания внешних оболочек атомов, электронов мало, то и проводимость будет низкая. Одинаково плохо, когда зона почти заполнена, так как при полной зоне проводимость равна нулю. Лучше всего, когда зона заполнена наполовину.

Внешний слой щелочных металлов — это s-подуровень, на котором могут находиться два электрона, а у них имеется один. Значит, зона заполнена наполовину, поэтому такие металлы хорошо проводят ток. У щелочноземельных полностью занят s-подуровень и, чтобы появился ток, электронам нужно перебираться на p-подуровень.

Рис. 1. Отличие металлов от неметаллов
по температурному изменению электропроводности.

В таком случае получается, что у них s-зона почти заполнена, а в p-зоне электронов мало. Следовательно, условия для прохождения тока у щелочноземельных хуже, чем у щелочных. Еще хуже обстоит дело у висмута: разница между заполненным и пустым подуровнем у него значительна. Небольшого перекрывания едва хватает для обеспечения минимальной проводимости. Переходные металлы, как правило, обладают низкой проводимостью. Это объясняется малой величиной свободного пробега электронов. Частично заполненные d-подуровни способствуют отражению и рассеянию электронов, что вызывает переход электронов в другое квантовое состояние и приводит к уменьшению их числа в энергетической зоне проводимости.

Электропроводность тесно связана с влиянием температуры на вещество. По ее изменению можно отличить металл от неметалла. У металлов электропроводность с ростом температуры падает, а у неметаллов, наоборот, увеличивается. В неметалле при высоких температурах усиливаются колебания атомов и возрастает число электронов, которые отрываются от связей и становятся носителями тока. Чем выше температура, тем меньше электрическое сопротивление такого вещества. В металлах дело обстоит как раз наоборот: при любых температурах число электронов — переносчиков тока — велико. С ростом температуры увеличиваются амплитуды колебательного движения ионов, обусловливая рассеяние электронов, и таким образом увеличивается сопротивление. На рисунке 12 приведено сравнение температурного изменения электрического сопротивления германия и меди. Из него можно заключить, что германий не может считаться металлом (он является полупроводником). Таким образом, электропроводные и теплопроводные качества металлов тесно связаны между собой. Каждый видел накаленную докрасна электроспираль или светящийся волосок электролампы. Теперь вы знаете, что эта теплота получается от электронов, приобретающих дополнительную энергию от электрического поля и снова теряющих ее при столкновении с каким-нибудь препятствием в проволоке.

Рубрики: Свойства металлов, применение

Классификация материалов по отношению к способности проводить электрический ток

При появлении в нашей жизни электричества, мало кто знал о его свойствах и параметрах, и в качестве проводников использовали различные материалы, было заметно, что при одной и той же величине напряжения источника тока на потребителе было разное значение напряжения. Было понятно, что на это влияет вид материала применяемого в качестве проводника. Когда ученные занялись вопросом по изучению этой проблемы они пришли к выводу, что в материале носителями заряда являются электроны. И способность проводить электрический ток обосабливается наличием свободных электронов в материале. Было выяснено, что у некоторых материалов этих электронов большое количество, а у других их вообще нет. Таким образом существуют материалы, которые хорошо проводят электрический ток, а некоторые не обладают такой способностью.
Исходя из всего выше сказанного, все материалы поделились на три группы:

• проводники;
• полупроводники;
• диэлектрики;

 Каждая из групп нашла широкое применение в электротехнике.

Проводники

Проводниками являются материалы, которые хорошо проводят электрический ток, их применяют для изготовления проводов, кабельной продукции, контактных групп, обмоток, шин, токопроводящих жил и дорожек. Подавляющее большинство электрических устройств и аппаратов выполнена на основе проводниковых материалов. Мало того, скажу, что вся электроэнергетика не могла б существовать не будь этих веществ. В группу проводников входят все металлы, некоторые жидкости и газы.

Так же стоит упомянуть, что среди проводников есть супер проводники, сопротивление которых практически равно нулю, такие материалы очень редки и дороги. И проводники с высоким сопротивлением — вольфрам, молибден, нихром и т.д. Такие материалы используют для изготовления резисторов, нагревательных элементов и спиралей осветительных ламп.

 Но львиная доля в электротехнической сфере принадлежит рядовым проводникам: медь, серебро, алюминий, сталь, различные сплавы этих металлов. Эти материалы нашли самое широкое и огромное применение в электротехнике, особенно это касается меди и алюминия, так как они сравнительно дешевы, и их применение в качестве проводников электрического тока наиболее целесообразно. Даже медь ограничена в своем использовании, её применяют в качестве обмоточных проводов, многожильных кабелях, и более ответственных устройствах, еще реже встречаются медные шинопроводы. А вот алюминий считается королем среди проводников электрического тока, пускай он обладает более высоким удельным сопротивлением чем медь, но это компенсируется его весьма низкой стоимостью и устойчивостью к коррозии. Он широко применяется в электроснабжении, в кабельной продукции, в воздушных линиях, шинопроводах, обычных проводах и т.д.  

Полупроводники

Полупроводники, что-то среднее между проводниками и полупроводниками. Главной их особенностью является их зависимость проводить электрический ток от внешних условий. Ключевым условием является, наличие различных примесей в материале, которые как раз-таки обеспечивают возможность проводить электрический ток. Так же при определенной компоновку двух полупроводниковых материалов. На основе этих материалов на данный момент, произведено множество полупроводниковых устройств: диоды, светодиоды, транзисторы, семисторы, тиристоры, стабисторы, различные микросхемы. Существует целая наука, посвященная полупроводникам и устройствам на их основе: электронная техника. Все компьютеры, мобильные устройства. Да что там говорить, практически вся наша техника содержит в себе полупроводниковые элементы.

К полупроводниковым материалам относят: кремний, германий, графит, графен, индий и т.д.

Диэлектрики

Ну и последняя группа материалов, это диэлектрики, вещества не способные проводить электрический ток.  К таким материалам относят: дерево, бумага, воздух, масло, керамика, стекло, пластмассы, полиэтилен, поливинилхлорид, резина и т.д.  Диэлектрики получили широкое применение благодаря своим качествам. Их применяют в качестве изолирующего материала. Они предохраняют соприкосновение двух токоведущих частей, не допускают прямого прикосновения человека с этими частями. Роль диэлектриком в электротехнике не менее важна чем роль проводников, так как обеспечивают стабильную, безопасную работу всех электротехнических и электронных устройств. У всех диэлектриков существует предел, до которого они не способны проводить электрический ток, его называют пробивным напряжением. Это такой показатель, при котором диэлектрик начинает пропускать электрический ток, при этом происходит выделение тепла и разрушение самого диэлектрика. Это значение пробивного напряжения для каждого диэлектрического материала разное и приведено в справочных материалах. Чем он выше, тем лучше, надежней считается диэлектрик.

Параметром, характеризующим способность проводить электрический ток является удельное сопротивление R, единица измерения [Ом] и проводимость, величина обратная сопротивлению. Чем выше этот параметр, тем хуже материал проводит электрический ток. У проводников он равен от нескольких десятых, до сотен Ом.  У диэлектриков сопротивление достигает десятков миллионов ом.

Все три вида материалов нашли широкое применение в электроэнергетике и электротехнике. А так же тесно взаимосвязаны друг с другом.

Серебро

Свойства серебра. По легкости обработки (ковкости) серебро уступает только золоту. Так, из 10 г серебра можно вытянуть проволоку длиной более 15 км. Из серебра делают красивые ювелирные украшения, монеты, посуду, приборы, где серебра 92,5 %, а меди 7,5 %. Как другие благородные металлы, серебро не темнеет на воздухе, но только в том случае, если воздух чистый. Если же в воздухе содержится хотя бы небольшой процент сероводорода или других летучих соединений серы, то серебро темнеет. Есть у серебра и другое качество: оно лучше всех других металлов проводит тепло и электрический ток.

Серебро — постоянная составная часть растений, животных и человека. В среднем его содержание в морских растениях составляет 0,025 мг на 100 г сухого вещества, в наземных — 0,006 мг, в организме морских животных — от 0,3 до 1,1 мг, а у наземных (в том числе и у человека) можно обнаружить только следы этого элемента (10 2— 104 мг). Интересно, что в растения микроэлемент в ультраминимальных дозах поступает из почвы, на которой растет, а в организм человека и животных вместе с растительными продуктами.

Применение серебра в медицине. С древних времен было принято включать в приданое невест столовые приборы, сделанные из серебра. Это делалось не только для того, чтобы подчеркнуть богатство, но и для улучшения самочувствия всех членов новой семьи. Примета оправданна: металл убивает бактерии, а это значит, что столовые приборы из него очень полезны для здоровья.

Препараты серебра обладают антибактериальным, вяжущим и прижигающим свойствами. Это связано со способностью серебра нарушать ферментные системы микроорганизмов и осаждать белки.

Дезинфицирующие свойства серебра хорошо известны. Все, кто мог себе позволить, держали воду в серебряных сосудах, бросали в воду серебряные монеты или погружали в нее серебряные ложки. В наше время воду обеззараживают электролитическим путем, используя специальные аппараты с серебряными электродами. С помощью серебра очищают воду от болезнетворных микробов. Насыщаясь ионами серебра, она становится отличным очистителем, освобождающим организм от шлаков и токсинов. Клизмы из серебряной воды очищают дивертикулы от каловых камней.

В настоящее время изготавливают некоторые медицинские препараты, в состав которых добавлено серебро. К ним относятся колларгол, протаргол, нитрат серебра. При небольших ранах, ссадинах и ожогах применяют бактерицидную бумагу, пропитанную нитратом и хлоридом серебра.

Серебро способствует рассасыванию опухолей, активизирует процесс восстановления органов после болезни. Пластинки серебра, наложенные на область толстого кишечника, активизируют его работу и улучшают перистальтику.

Серебряные украшения полезно носить при стойкой гипертонии. Ожерелье из серебряных монет, браслет или колечко могут стать прекрасным средством, снижающим артериальное давление. Важно носить серебро не на одежде, а чтобы оно непосредственно соприкасалось с кожей по несколько часов в день.

Электрическое сопротивление проводника. Электрическая проводимость

Всякое тело оказывает прохождению электрического тока определенное противодействие. Например, при движении электронов по проводнику они будут сталкиваться с атомами и молекулами вещества, отдавая, им часть своей энергии. Чем больше таких столкновений, тем больше величина противодействия, оказываемого телом движению электрона, и, следовательно, тем меньше ток в проводнике.

Определение: Свойство проводника препятствовать прохождению через него электрического тока называется электрическим сопротивлением, или сопротивлением..

Сопротивление обозначается латинскими буквами R или r.

За единицу сопротивления принят ом (сокращенно обозначается Ом или Ω).

Сопротивление проводника равно одному ому, если при напряжении на его концах в один вольт в нем устанавливается ток в один ампер.

В практике сопротивления часто измеряются в килоомах (сокращенно обозначается кОм или кΩ) и мегомах (сокращенно— МОм или МΩ).

1 кОм = 1000 Ом;

1 МОм = 1000 кОм = 1 000 000 Ом.

Для характеристики электрических свойств проводников часто используется величина, обратная сопротивлению, называемая проводимостью.

Определение: Электрической проводимостью (или проводимостью) называется способность вещества пропускать через себя электрический ток.

Чем больше сопротивление проводника, тем меньше его проводимость, и наоборот. Проводимость обозначается латинской буквой G. За единицу проводимости принята проводимость проводника с сопротивлением в 1 ом. Эта единица называется сименс (сим).

Понятия сопротивления и проводимости имеют очень большое значение в электротехнике. Если вещество обладает небольшим сопротивлением (большой проводимостью), то оно называется проводником электрического тока, или проводником. К проводникам относятся большинство металлов (серебро, медь, алюминий, железо, никель, свинец, ртуть), а также сплавы металлов, морская вода, растворы солей и кислот и т. д. Особенно хорошо проводят электрический ток серебро и медь (обладают наилучшей проводимостью). Проводники используются для соединения отдельных элементов электрических схем.

Но есть вещества, которые очень плохо проводят электрический ток, т. е. имеют очень большое сопротивление. Такие вещества называются непроводниками электрического тока, или изоляторами. К изоляторам относятся фарфор, стекло, шерсть, смола, резина, эбонит, слюда, воск, парафин и т. д. Изоляторы широко применяются в электротехнике. Без них нельзя осуществить ни одной электрической цепи.

Следует помнить, что обычно сопротивление изолятора больше сопротивления проводника в несколько миллионов раз.

Кроме проводников и изоляторов, в природе существуют так называемые полупроводники электрического тока. Их проводимость больше, чем изоляторов, но меньше, чем проводников. К полупроводникам относятся: германий, кремний, селен, теллур, многие окислы, карбиды, сульфиды, огромное количество сплавов и химических соединений (арсенид галлия и др.) и т. д.

Характерная особенность полупроводников состоит в том, что их сопротивление в широких пределах изменяется под действием света, электрических и магнитных полей, радиоактивного излучения и от посторонних примесей.

Из некоторых полупроводников изготовляются термисторы (резисторы, величина которых резко изменяется с изменением температуры) и фоторезисторы (величина их сопротивления зависит от освещенности) .

Полупроводники применяются для изготовления диодов, транзисторов, тиристоров и интегральных схем. 

Возможность использования полупроводников для усиления и генерации колебаний была открыта в 1922 г. сотрудником Нижегородской радиолаборатории имени В. И. Ленина радиолюбителем О. В. Лосевым, который назвал изобретенный им прибор кристадином.

ПОНРАВИЛАСЬ СТАТЬЯ? ПОДЕЛИСЬ С ДРУЗЬЯМИ В СОЦИАЛЬНЫХ СЕТЯХ!

Похожие материалы:

Добавить комментарий

Что позволяет электричеству течь?

Электричество прекрасно передается по медному проводу, но сразу же останавливается, встретив на своем пути резиновую трубку. Так уж устроена природа — некоторые вещества являются хорошими проводниками, в то время как другие блокируют даже самые слабые электрические токи. Возможность протекания электрического тока в веществе определяется его атомным строением. Чем беспрепятственнее перемещаются электроны в конкретном материале, тем лучше он проводит электрический ток.

Проводники, а к ним относятся главным образом металлы, такие, как железо, никель серебро и медь, содержат так называемые свободные электроны. Не привязанные к определенному атому, эти электроны хаотически перемещаются по проводнику, переходя с орбиты одного атома на орбиту другого. Однако, когда проводник подсоединен к батарее, электрическое поле преобразует это хаотическое движение электронов в устойчивый поток. Именно поэтому металлы являются превосходными переносчиками электричества.

В отличие от проводников, изоляторы содержат очень мало свободных электронов или не содержат их совсем. Атомы таких материалов как кожа, стекло, пластмасса и резина, удерживают свои электроны, так сказать, на коротком поводке. Отсутствие «беспризорных» заряженных частиц в изоляторах препятствует протеканию в них электрического тока.

Атомы проводников

имеют один или несколько свободных электронов. Такие электроны уходят с фиксированной околоядерной орбиты и медленно дрейфуют через окружающую их атомную структуру. Когда свободные электроны движутся организованно, они пере носят электричество.

Атомы изоляторов

практически не имеют свободных электронов, так как все электроны этих атомов остаются крепко связанными со своими ядрами. По этой причине изоляторы очень плохо проводят электрический ток или не проводят его совсем.

Электрический ток в проводнике

Когда проводник подсоединен к электрической батарее, электроны (голубые шарики) начинают упорядоченно перемещаться по направлению к ее положительному полюсу, создавая электрический ток.

Отсутствие электрического тока в изоляторе

Электроны изолятора прочно привязаны к положительно заряженным ядрам. Даже в том случае, когда изолятор подсоединен к электрической батарее, электроны остаются на своих местах и ток не течет.

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 четыре валентных электрона.

Электропроводность

Металлические связи заставляют 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 электропроводности 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. Вот основные типы металлов и некоторые распространенные сплавы в порядке убывания проводящих отношений, как и в Metal Detecting World.

От лучшего к худшему — какой металл является лучшим проводником электричества

(одинакового размера)

Серебро Электропроводность

«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.

Проводимость меди

«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

Проводимость золота

В то время как золото является хорошим проводником электричества и не тускнеет, когда на воздухе, это слишком дорого для обычного использования. Индивидуальные свойства делают его идеальным для конкретных целей.

Электропроводность 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.

Проводимость цинка

ScienceViews.com объясняет, что «Цинк — это сине-серый металлический элемент с атомным номером 30. При комнатной температуре цинк становится хрупким, но становится пластичным при 100 C. Податливость означает, что его можно гнуть. и формируется 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, используемый для небольших машин, поскольку его легко сгибать и формовать в различные детали. Его преимущества перед 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.

Сталь Проводимость

Сталь — это проводник и сплав железа. Сталь обычно используется для оболочки 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 аккумулятору », — поясняет сайт Sciencing.com.

Нержавеющая сталь Проводимость

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

Факторы, влияющие на электрическую проводимость

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 при одновременном увеличении удельного сопротивления. Взаимосвязь линейная, но при низких температурах она нарушается.
• Примеси: Добавление примесей в проводник снижает его проводимость. Например, чистое серебро не так хорошо проводит дирижерство, 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 немного замедлится на границе раздела и может отличаться от одной структуры от другой.Способ обработки материала может повлиять на то, насколько хорошо он проводит электричество.
• Электромагнитные поля: Проводники генерируют свои 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, — это его частота 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 поставки 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.

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

Какие металлы являются наиболее проводящими?

Электропроводность играет жизненно важную роль во многих отраслях промышленности, включая электронику, аэрокосмическую промышленность и телекоммуникации. Однако на самом деле существует несколько видов проводимости.Под теплопроводностью понимается способность материала передавать тепло, а под электрической проводимостью — способность материала пропускать электрический ток без сопротивления. Как правило, материалы, которые демонстрируют высокую теплопроводность, также обладают высокой электропроводностью.

Электропроводность различна для разных материалов и зависит от внешних условий. Некоторые из факторов, влияющих на проводимость, включают форму, размер, температуру и внешние электромагнитные поля.Примеси в веществе также могут препятствовать потоку электронов и уменьшать проводимость.

Большинство металлов в той или иной степени проводят тепло и электричество, но некоторые металлы обладают большей проводимостью, чем другие. В результате проводимость является важным фактором, который следует учитывать при гальванике. Если вам нужен конечный продукт, который может хорошо проводить тепло или электричество, вам нужно будет выбрать токопроводящее металлическое покрытие, которое будет соответствовать уникальным требованиям вашего приложения.

Шесть самых проводящих металлических покрытий

Выбор металла с правильным уровнем проводимости может обеспечить функциональный успех продукта или компонента или нарушить его.Чтобы помочь вам оценить ваши возможности, мы создали это руководство по наиболее проводящим металлам, используемым для гальваники на подложках в промышленных отраслях. Шесть наиболее проводящих металлов, которые следует учитывать, включают:

1. Серебро: Серебро, самый проводящий металл, эффективно проводит тепло и электричество благодаря своей уникальной кристаллической структуре и одновалентному электрону. Серебро обеспечивает низкую контактную износостойкость и отличную оптическую отражательную способность, что делает его идеальным для покрытия контактов, зеркал и проводов в телекоммуникационных приложениях.Однако серебряные покрытия также легко тускнеют, поэтому они используются реже, чем покрытия из меди и золота.
2. Медь: Как и серебро, одновалентный электрон меди делает ее металлом с высокой проводимостью. Он также обеспечивает хорошую коррозионную стойкость. Медные покрытия находят применение в полупроводниках, печатных платах и ​​других приложениях, в которых важна электрическая проводимость.
3. Золото: Высокая проводимость золота в сочетании с его коррозионной стойкостью, износостойкостью и стабильным контактным сопротивлением делают его идеальным для нанесения покрытий на полупроводники, разъемы, печатные и протравленные схемы.Если вы готовы согласиться с более высокой ценой, золото обычно дает наибольшие преимущества для продуктов, требующих проводимости.
4. Цинк: Хотя цинк значительно менее проводящий, чем золото, медь и серебро, он может быть доступной альтернативой этим более дорогим металлам. Цинк обладает хорошей проводимостью и высокой прочностью.
5. Никель: Другой проводящий металл, никель, обычно наносится на поверхность детали для увеличения толщины и повышения устойчивости к износу и коррозии.Вы можете выбрать никелевое покрытие для сложных промышленных и военных применений.
6. Платина: Платина — драгоценный металл, который часто используется в качестве защитного покрытия для других металлов, которые легко подвержены коррозии. Чрезвычайно высокая температура плавления платины также делает ее пригодной для применений, требующих высокой теплопроводности.

В SPC мы можем покрывать продукты и компоненты всеми этими металлами с высокой проводимостью. Если вы не уверены, какой вариант лучше всего соответствует вашим требованиям, наша команда экспертов по отделке поверхностей будет рада помочь вам.

Свяжитесь с SPC, чтобы узнать больше

Sharretts Plating Company — это компания, предоставляющая полный комплекс услуг по отделке, которая занимается инновациями в гальванической промышленности более 90 лет. Чтобы узнать больше о проводящих металлических покрытиях, которые мы предлагаем, или получить квалифицированные ответы на другие вопросы по гальванике, заполните нашу онлайн-форму для связи сегодня.

Электропроводность и проводящие элементы

Электропроводность относится к способности материала передавать энергию.Существуют разные типы проводимости, включая электрическую, тепловую и акустическую проводимость. Самый электропроводящий элемент — серебро, за ним следуют медь и золото. Серебро также имеет самую высокую теплопроводность среди всех элементов и самый высокий коэффициент отражения света. Хотя это лучший проводник, медь и золото чаще используются в электротехнике, потому что медь дешевле, а золото имеет гораздо более высокую коррозионную стойкость. Поскольку серебро тускнеет, это менее желательно для высоких частот, потому что внешняя поверхность становится менее проводящей.

Что касается , почему серебро является лучшим проводником, ответ заключается в том, что его электроны перемещаются свободнее, чем электроны других элементов. Это связано с его валентностью и кристаллической структурой.

Большинство металлов проводят электричество. Другие элементы с высокой электропроводностью — это алюминий, цинк, никель, железо и платина. Латунь и бронза — это электропроводящие сплавы, а не элементы.

Таблица 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. В порядке от наибольшей до наименее проводящей:

1. Серебро
2. Медь
3. Золото
4. Алюминий
5. цинк
6. Никель
7. Латунь
8. бронза
9. Утюг
10. Платина
11. Углеродистая сталь
12. Свинец
13. Нержавеющая сталь

Факторы, влияющие на электропроводность

Определенные факторы могут повлиять на то, насколько хорошо материал проводит электричество.

• Температура: Изменение температуры серебра или любого другого проводника изменяет его проводимость. Как правило, повышение температуры вызывает тепловое возбуждение атомов и снижает проводимость при одновременном увеличении удельного сопротивления. Взаимосвязь линейная, но при низких температурах она нарушается.
• Примеси: Добавление примесей в проводник снижает его проводимость. Например, чистое серебро не так хорошо проводит дирижерство, 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 немного замедлится на границе раздела 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 колебания переменного электрического тока за секунду — это его частота 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.

Какой элемент самый проводящий?

Серебро — элемент с самой высокой электропроводностью.

Электропроводность — это способность материала передавать энергию. Поскольку существуют разные формы энергии, существуют разные типы проводимости, включая электрическую, тепловую и акустическую проводимость. Серебро — самый проводящий элемент с точки зрения электропроводности. Углерод в форме алмаза — лучший проводник тепла (серебро — лучший металл). Следующим лучшим проводником после серебра является медь, за ней следует золото. Вообще, металлы являются лучшими проводниками тепла и электричества.

Почему серебро — лучший дирижер?

Причина, по которой серебро является лучшим проводником электричества, заключается в том, что его электроны перемещаются свободнее, чем электроны других элементов. Это связано с кристаллической структурой и электронной конфигурацией серебра. Хотя серебро является лучшим проводником электричества, оно легко тускнеет и теряет проводимость, к тому же оно дороже меди. Золото используется, когда важна коррозионная стойкость.

Электропроводность элементов

Периодическая таблица электропроводности

Вот таблица электропроводности десяти самых проводящих элементов.Все эти элементы — металлы. Многие сплавы также являются проводящими, включая углеродистую сталь, нержавеющую сталь, латунь, бронзу, галинстан и манганин. Неметаллы — это электрические изоляторы, за некоторыми исключениями.

Таблица электропроводности химических элементов.

Теплопроводность элементов

Вот таблица теплопроводности элементов. В большинстве таблиц перечислены только металлы, потому что металлы в целом проводят тепло лучше, чем неметаллы. Алмаз (неметалл) — исключение.

Таблица теплопроводности химических элементов.

Есть ли поведение в отношении неметаллов?

Хотя лучшими проводниками являются металлы, некоторые неметаллы проводят тепло и электричество.Алмаз (кристаллический углерод) является отличным проводником тепла, хотя и является электрическим изолятором. Однако аморфный углерод и графит действительно проводят электричество. Полуметаллы — честные проводники. Германий и кремний не проводят электричество так же хорошо, как графит, но они проводят больше, чем морская вода.

Факторы, влияющие на электрическую проводимость

На электрическую проводимость влияют несколько факторов:

• Температура : Таблицы электропроводности включают температуру, потому что повышение температуры термически возбуждает атомы и снижает проводимость (увеличивает удельное сопротивление).В целом зависимость между температурой и проводимостью линейна, но при низких температурах она нарушается.
• Размер и форма : электрическое сопротивление пропорционально длине и обратно пропорционально площади поперечного сечения. Заряд проходит с большей скоростью по более коротким проводам и проводам с большей площадью поперечного сечения.
• Purity : Добавление примесей к проводнику снижает электропроводность. Между тем, легирование полупроводника может увеличить его проводимость.Потускневшее серебро не такой хороший проводник, как чистое серебро. Кремний, легированный фосфором, становится полупроводником N-типа, а кремний, легированный бором, становится полупроводником P-типа.
• Кристаллическая структура : Кристаллическая структура элемента влияет на его проводимость. Алмаз и графит являются кристаллическими формами углерода. Алмаз является электрическим изолятором, а графит проводит электричество.
• Фазы : Различные фазы могут присутствовать даже в чистом образце.Межфазные границы обычно имеют низкую проводимость. Таким образом, способ производства материала влияет на его проводимость.
• Электромагнитные поля : Внешние электромагнитные поля могут создавать магнитосопротивление внутри электрического проводника. Кроме того, когда ток проходит через проводник, он создает магнитное поле. Магнитное поле перпендикулярно электрическому полю.
• Частота : Частота — это количество циклов колебаний переменного электрического тока.Выше определенной частоты ток течет по проводнику, а не через него. Это называется скин-эффектом. Скин-эффект не возникает при постоянном токе, потому что нет колебаний и, следовательно, нет частоты.

Ссылки

• Берд Р. Байрон; Стюарт, Уоррен Э .; Лайтфут, Эдвин Н. (2007). Явления переноса (2-е изд.). ISBN компании John Wiley & Sons, Inc. 978-0-470-11539-8.
• Холман, Дж. П. (1997). Теплопередача (8-е изд.). Макгроу Хилл.ISBN 0-07-844785-28.
• Матула Р.А. (1979). «Удельное электрическое сопротивление меди, золота, палладия и серебра». Журнал физических и химических справочных данных . 8 (4): 1147. DOI: 10.1063 / 1.555614
• Serway, Raymond A. (1998). Основы физики (2-е изд.). Форт-Уэрт, Техас; Лондон: паб Saunders College. ISBN 978-0-03-020457-9.
• «Теплопроводность элементов». Angstom Sciences.

Какой металл лучше всего проводит электричество?

Электропроводность — это движение электрически заряженных частиц.Все металлы в определенной степени проводят электричество, но некоторые металлы обладают большей проводимостью. Металлы с самой высокой проводимостью — это серебро, медь и золото.

Медь, например, обладает высокой проводимостью и обычно используется в металлической проводке. Латунь, с другой стороны, содержит медь, но другие материалы в ее составе снижают проводимость. Чистое серебро — самый проводящий из всех металлов.

В этом списке показан порядок проводимости некоторых обычно используемых металлов и сплавов при одинаковых размерах.

1. Чистое серебро
2. Чистая медь
3. Чистое золото
4. Алюминий
5. цинк
6. Никель
7. Латунь
8. бронза
9. Утюг
10. Платина
11. Сталь
12. Свинец
13. Нержавеющая сталь

Почему серебро занимает первое место в списке? Наличие валентных электронов определяет проводимость металла. Валентные электроны — это «свободные электроны», которые позволяют металлам проводить электрический ток.Свободные электроны движутся сквозь металл, как бильярдные шары, передавая энергию при столкновении друг с другом. Серебро и медь — это металлы с одиночными свободно движущимися валентными электронами. Балдахин перемещается по металлу с небольшим сопротивлением, делая эти металлы более проводящими.

Полупроводниковые металлы имеют несколько валентных электронов, что снижает реакцию отталкивания. Подумайте об этом восьмерке снова: когда он ударяет по одному мячу, он ударяет его дальше, чем если бы он мягко сталкивался с несколькими шарами.Однако полупроводники могут стать более эффективными электрическими проводниками при нагревании или сочетании с другими элементами. Сопротивление полупроводников зависит от наличия примесей в металле. Помимо примесей, другие факторы, которые могут повлиять на то, как металл проводит электричество, включают частоту, электромагнитные поля и температуру.

Серебро имеет самую высокую проводимость среди всех металлов, но также имеет высокую цену и может потускнеть, что сделает поверхность менее проводящей.Золото более устойчиво к коррозии. Высокая проводимость и доступность меди делают ее более привлекательным выбором.

Какие металлы проводят электричество? (Обновление видео) | Металлические супермаркеты

Что такое электропроводность?

Электропроводность — это измеренная величина генерируемого тока на поверхности металлической мишени. Проще говоря, это то, насколько легко электрический ток может проходить через металл.

Какие металлы проводят электричество?

Хотя все металлы могут проводить электричество, некоторые металлы используются чаще из-за их высокой проводимости.Самый распространенный пример — медь. Он обладает высокой проводимостью, поэтому он используется в электропроводке со времен телеграфа. Однако латунь, которая содержит медь, гораздо менее проводящая, потому что она состоит из дополнительных материалов, которые снижают ее проводимость, что делает ее непригодной для электрических целей.

Вы можете быть удивлены, узнав, что медь даже не является самым проводящим металлом, несмотря на то, что она используется во многих обычных приложениях (и тот факт, что она используется в качестве измерительной линейки для оценки проводимости металлов).Другое распространенное заблуждение — чистое золото — лучший проводник электричества. Хотя золото действительно имеет относительно высокий рейтинг проводимости, на самом деле оно менее проводимо, чем медь.

Какой металл лучше всего проводит электричество?

Ответ: Чистое серебро. Проблема с серебром в том, что оно может потускнеть. Эта проблема может вызвать проблемы в приложениях, где важен скин-эффект, например, с токами высокой частоты. Кроме того, он дороже меди, и небольшое увеличение проводимости не стоит дополнительных затрат.

Итак, если все металлы проводят электричество, как они все ранжируются? Взгляните на этот график:

* Значения проводимости выражены в единицах измерения относительно меди.100% рейтинг не означает отсутствие сопротивления.

Как видите, разница в электропроводности значительно зависит от металла. Как уже упоминалось, латунь имеет очень низкий рейтинг проводимости, несмотря на то, что она содержит медь, поэтому очень важно, чтобы не делались предположения об электропроводности материала. Всегда проводите как можно больше исследований!

Для чего используется медь?

Поскольку медь является отличным проводником электричества, ее чаще всего используют в электрических целях.Многие распространенные применения также зависят от одного или нескольких полезных свойств, таких как тот факт, что он является хорошим проводником тепла или имеет низкую реакционную способность (реакция с водой и кислотами).

Некоторые из распространенных применений меди включают:

Контакты в вилке 13A — Используется, потому что это электрический проводник с низкой реактивностью и высокой прочностью.

Водопроводные трубы — Используется, потому что они пластичные (мягкие), но в то же время жесткие и прочные. Он также обладает дополнительными антибактериальными свойствами и имеет низкую реактивность.

Основание кастрюли — Используется, потому что это хороший теплопроводник с низкой реактивностью и прочность.

Электрические кабели — Используются, потому что они являются хорошими электрическими проводниками, пластичными и прочными. Это включает в себя проводку для электроники, такой как телевизионное оборудование и аксессуары.

Микропроцессоры — Аналогичны электрическим кабелям; используется, потому что это хороший электрический проводник и пластичный.

Обновление видео

Нет времени читать блог?

Посмотрите видеоблог ниже, чтобы узнать, какие металлы лучше всего проводят электричество.

Metal Supermarkets — крупнейший в мире поставщик мелкосерийного металла с более чем 85 магазинами в США, Канаде и Великобритании. Мы эксперты по металлу и обеспечиваем качественное обслуживание клиентов и продукцию с 1985 года.

В Metal Supermarkets мы поставляем широкий ассортимент металлов для различных областей применения. В нашем ассортименте: нержавеющая сталь, легированная сталь, оцинкованная сталь, инструментальная сталь, алюминий, латунь, бронза и медь.

Наша горячекатаная и холоднокатаная сталь доступна в широком диапазоне форм, включая пруток, трубы, листы и пластины. Мы можем разрезать металл в точном соответствии с вашими требованиями.

Посетите одно из наших 80+ офисов в Северной Америке сегодня.

Теплопроводность — Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

Теплопроводность — это способность материала проводить тепло. Металлы хороши в теплопроводности. Теплопроводность материала является определяющим свойством, которое помогает в разработке эффективных технологий нагрева / охлаждения.Значение теплопроводности может быть определено путем измерения скорости, с которой тепло может проходить через материал.

Термическое сопротивление противоположно теплопроводности. Это означает, что тепло не проводит много. Материалы с высоким удельным сопротивлением называются «термоизоляторами» и используются в одежде, термосах, домашних изоляционных материалах и автомобилях, чтобы согревать людей, или в холодильниках, морозильниках и термосах, чтобы вещи оставались холодными.

Теплопроводность часто обозначается греческой буквой «каппа», κ {\ displaystyle \ kappa}.Единицы теплопроводности — ватты на метр-кельвин. Ватты — это мера мощности, метры — мера длины, а кельвины — мера температуры. По единицам измерения мы можем видеть, что теплопроводность — это мера того, сколько энергии проходит через расстояние из-за разницы температур.

Некоторые отличные теплоизоляторы:
Вакуум, Аэрогель, Полиуретан

Вот некоторые отличные проводники тепла:
Серебро, медь, бриллиант

Серебро — один из наиболее теплопроводных материалов (и довольно распространен), поэтому есть несколько интересных экспериментов, которые вы можете провести с серебром, которые очень хорошо показывают, как работает теплопроводность.

Один пример: вы опускаете 2 ложки в кипящую воду, одна ложка стальная, а другая серебряная. Когда вы вынимаете ложки из кипящей воды, серебряная ложка горячее, чем стальная. Причина этого в том, что серебро проводит тепло лучше, чем сталь. Серебряная ложка также будет остывать быстрее из-за этого, так как лучше отводит тепло.

Другой пример теплопроводности серебра — нанесение различных материалов на кубики льда. Железная шайба просто сядет на лед и постепенно станет холоднее.Медный пенни растает через кубик льда и быстрее остывает. Серебряная монета, ложка или кольцо на кубике льда погрузится в него, как если бы кубик льда был сделан из густого сиропа, а серебро почти мгновенно станет ледяным. Опять же, это связано с тем, что серебро действительно хорошо поглощает тепло из воздуха и передает его кубику льда. Медь тоже хороша в этом, но не так хорошо, как серебро.

.