Удельная электропроводность меди: Электрическая проводимость меди

Электрическая проводимость меди

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

Особенности понятия

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

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

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

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

Получение меди

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

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

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

Интересные сведения

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

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

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

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

Природные соединения

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

Физические свойства

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

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

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

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

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

Химические свойства

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

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

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

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

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

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

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

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

Медь образует разнообразные комплексные соединения, которые отличаются высокой стойкостью.

Области использования

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

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

Особенности проводников

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

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

Разновидности

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

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

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

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

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

Заключение

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

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

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

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

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

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

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

Электропроводность- Влияние меди — Энциклопедия по машиностроению XXL

Сравнение с медной 4 — 237 Электропроводность— Влияние меди 4 — 237 ———биметаллическая сталь-латунь — Механические свойства 4 — 239  [c.221]

Введение добавок также улучшало пластичность меди. В большинстве случаев избыток их оказался вредным, так как для шихты применяли довольно чистую медь. Наилучшее влияние на литую медь оказали добавки сотых долей процента циркония и церия. Фосфор, марганец и кремний значительно снижали электропроводность у меди с церием и цирконием она была высокой. Снижение электропроводности меди при увеличении содержания добавок указывало на то, что их избыток переходил в твердый раствор меди.  [c.36]

Электропроводность и теплопроводность металла обусловлены строго направленным перемещением обобщенных электронов, которое возникает под влиянием внешнего электрического (разность потенциалов) или теплового (нагрев) воздействия. Наиболее электропроводные металлы — медь, серебро и алюминий характеризуются также и высокой теплопроводностью.  [c.12]

Из приведенных рисунков видно, что тепло- и электропроводность псевдосплавов вольфрам — медь превосходят аналогичные характеристики чистого вольфрама.. Более высокая проводимость псевдосплавов обусловлена влиянием меди, ст и Я, которой в интервале температур 20 1000° в 2,5—3 раза больше, чем у вольфрама. Монотонное падение проводимости в области температур до 1050° С вызывается падением этих характеристик как у меди, так и у вольфрама. Более резкое снижение теплопроводности и электропроводности псевдосплавов, наблюдающееся при температуре выше 1100° С, вызывается частично уменьшением проводимости меди при переходе ее в жидкое состояние и главным образом, по-видимому, вытеканием и испарением меди из пор вольфрамового каркаса.  [c.76]

Медь — химический элемент 1 группы Периодической системы элементов, порядковый номер 29, атомная масса 63,54. Медь — металл красного, в изломе розового цвета. Температура плавления 1083 » С. Кристаллическая г. ц. к. решетка с периодом а = 0,36074 нм. Плотность меди 8,94 г/см Медь обладает наибольшей (после серебра) электропроводностью и теплопроводностью Удельное электросопротивление меди составляет 0,0178 мкОм-м. В зависимости от чистоты медь поставляют следующих марок МОО (99,99 % Си), МО (99,95 % Си), Ml (99,9 % Си), М2 (99,7 % Си), М3 (99,5 % Си) и М4 (99,0 % uV Присутствующие в меди примеси оказывают большое влияние на ее свойства.  [c.342]











Фнг. 1. Влияние примесей на электропроводность меди.  [c.158]

Влияние электропроводности контролируемой детали на показания прибора было исследовано на образцах из материалов с различной электропроводностью (медь, латунь, алюминий, бронза, дуралюмин).  [c.64]

Измерения показали, что разработанный датчик отличается пониженной чувствительностью к электропроводности основы (рис. 53), ввиду того, что прибор работает на повышенной частоте (2 Мгц). Следовательно, на практике при контроле толщины неэлектропроводящих покрытий до 50 мкм на деталях, изготовленных из немагнитных металлов (медь, латунь, алюминий, бронза, дуралюмин и др.), можно пользоваться одной и той же шкалой прибора без какой-либо корректировки. Следует отметить, что в данном случае влияние электропроводности контролируемого изделия на показания прибора существенно уменьшено применением тока частотой 2 /Игц.  [c.64]

Рис. 1.107. Влияние примесей иа удельную. электропроводность меди  [c.48]

Тепло, генерируемое при срабатывании контактов под воздействием электрических дуг и в замкнутом состоянии при прохождении электрического тока, должно интенсивно отводиться. Поэтому основными требованиями, предъявляемыми к контактам низковольтных средне- и тяжелонагруженных аппаратов, являются высокие тепло- и электропроводность, износоустойчивость против ударных механических нагрузок при достаточной дугостойкости и низкой склонности к свариванию. Для контактов этого типа аппаратов широко используются серебро, реже медь, сплавы на их основе, полученные методом порошковой металлургии. Отрицательные свойства серебра, такие как низкая прочность и износоустойчивость, высокая склонность к свариванию и к образованию мостиков, можно несколько уменьшить небольшими добавками легирующих элементов медь, кадмий, магний, кремний, никель, палладий. Эти добавки несколько снижают тепло- и электропроводность материала и практически не оказывают влияния на дугостойкость. Некоторые из этих металлов образуют с серебром стареющие сплавы, и после соответствующей обработки их прочностные характеристики, а также тепло- и электропроводность возрастают.  [c.153]

Изменение концентрации электролита оказывает незначительное влияние на толщину пленки. С повышением содержания серной кислоты возрастает электропроводность раствора и снижается напряжение в порах пленки, необходимое для получения заданной плотности тока. Вследствие этого уменьшается количество выделяющегося джоулева тепла и, следовательно, уменьшается скорость растворения пленки с другой стороны повышение концентрации кислоты ускоряет ее растворение. Оптимальные концентрации серной кислоты для сплавов, не содержащих меди, составляют 180—200 г/л.  [c.20]

Это связано с повышенной склонностью сплава к ликвации, влиянием малых количеств фосфора на прочность и сильное изменение температуры ликвидуса при малом изменении содержания фосфора. Температура эвтектики считается равной 707° С при содержании 8,25% Р или 714° С при 8,38% Р. Последние данные более вероятны. Медно-фосфористые припои очень жидкотекучи и хорошо затекают в зазоры. Вследствие повышенной склонности этих припоев к ликвации при медленном нагреве пайка должна производиться быстро. Электропроводность и теплопроводность медно-фосфористых припоев высокая, близкая к меди, благодаря чему они находят применение в электропромышленности. Недостатком является невысокая пластичность, особенно эвтектического сплава поэтому они применяются при пайке соединений, не подвергающихся значительным изгибам, ударам и обработке давлением. Медно-фосфористые припои используют для пайки меди, а также (в меньшей степени) для пайки серебра, молибдена и вольфрама (табл. 59).  [c.219]

Электропроводность слоя, нанесенного на непроводник, важна для последующей гальванической обработки. По этой причине серебро и медь особенно пригодны для создания электропроводности следует отметить, что, например, удельное сопротивление графита в 500 раз больше, чем серебра. На практике электропроводность, соответствующая удельным сопротивлениям, не может быть достигнута, так как значения сопротивлений относятся только к чистому и уплотненному материалу. Волосяные трещины, царапины могут значительно снизить электропроводность. Для порошков сопротивление зависит от контакта между отдельными частицами. Этот контакт зависит от формы частиц и находящегося между ними связующего материала. Окисная пленка на отдельных частицах также может повысить сопротивление. Условия работы при нанесении проводящего слоя могут оказывать влияние на сопротивление. У проводящего серебра поверхностное сопротивление зависит как от состава препарата, так и от температуры сушки. Чем выше температура сушки, тем меньше сопротивление. В противоположность вжиганию после сушки все-таки остаются отдельные частички и связующий материал. По этой причине удельное сопротивление слоев после вжигания меньше, чем высушенных на воздухе.  [c.404]

Влияние примесей на электропроводность меди представлено на рис. 2-2,  [c.19]

Медь — химический элемент I группы периодической системы Менделеева, порядковый номер 29, атомный вес 63,54. Медь металл красного, в изломе розоватого цвета. Температура плавления 1083° С. Кристаллическая ГЦК-решетка с периодом а = 3,6080 кХ. Плотность меди 8,94 г см . Медь (после серебра) обладает наибольшей электропроводностью и теплопроводностью Удельное электросопротивление меди составляет 0,0178 ом-м 1м. В зависимости от чистоты медь поступает следующих марок МОО (99,99% Си), МО (99,95% Си), М1 (99,9% Си), М2 (99,7 Си), М3 (99,5% Си) и М4 (99,0% Си.) Присутствующие в меди примеси оказывают большое влияние на ее свойство.  [c.369]

Под влиянием холодной обработки давлением металл упрочняется. Механические характеристики прочности — предел прочности и предел текучести повышаются, а характеристики пластичности и вязкости — относительное удлинение , сокращение площади поперечного сечения ф и ударная вязкость понижаются. Упрочнение металла, вызванное холодной обработкой давлением, называют наклепом. Оно обусловлено искажением кристаллической решетки. В качестве примера может быть приведено изменение механических свойств меди под влиянием наклепа. Литая медь имеет = 15 20 кг/мм и 8 = 15- 25% после наклепа увеличивается и составляет 40—43 кг мм , а 8 уменьшается до 1—2%. Изменяются и физико-химические свойства, например растворимость в кислотах, коэрцитивная сила, электросопротивление повышаются, а плотность, магнитная проницаемость, электропроводность металла понижаются.  [c.164]

На физико-механические и технологические свойства меди большое влияние оказывают содержащиеся в ней примеси. Путем электролиза можно получить медь высокой чистоты (99,999% Си) в технической меди содержится от 0,1 до 0,5% различных примесей. Основными примесями в меди являются свинец, висмут, железо, фосфор, олово, цинк, мышьяк и др. Чем меньше в меди примесей, тем выше ее электропроводность.  [c.236]

Так, например, при содержании в меди 0,5% примеси 2п, С(1 или Ag, электропроводность меди снижается на 5%. При том же содержании N1, 5п или Л1 электропроводность меди падает на 25—40%. Еще более сильное влияние оказывают примеси Ве, Аз, Ре, 51 или Р, снижающие электропроводность на 55% и более.  [c.276]

При холодной протяжке получают твердую (твердотянутую) медь, которая благодаря влиянию наклепа имеет высокое временное сопротивление разрыву при малом удлинении, а также твердость и упругость — при изгибе проволока из твердой меди несколько пружинит. Если же медь подвергнуть отжигу, т. е. нагреву до нескольких сот градусов с последующим охлаждением, то получится мягкая (отожженная) медь, которая сравнительно пластична, имеет малую твердость и малую прочность, но весьма большое удлинение при разрыве и (в соответствии с рассмотренными выше общими закономерностями) более высокую проводимость. На кабельных заводах отжиг меди производят в специальных печах без доступа воздуха, чтобы избежать окисления. Влияние отжига на свойства меди показывает фиг. 141 изменение механических свойств при отжиге оказывается значительно более резким, чем изменение электропроводности.  [c.277]

Влияние холодной обработки. Многие изделия из меди изготовляют холодным волочением, прокаткой или штамповкой. Под влиянием холодной обработки зерна меди разрушаются на мелкие осколки, и затем большие обжатия способствуют предпочтительной ориентации этих обломков. В результате предел прочности меди и ее твердость повышаются, а удлинение падает. Электропроводность меди после холодной обработки несколько снижается.  [c.392]

Электросопротивление. Присадка 0,1% Y оказывает незначительное влияние на электропроводность меди [23].  [c.723]

Железо. Для прокатки содержание железа не должно быть более 0,03%. Под влиянием железа измельчается струк- а ура, задерживается рекристаллизация и повышается прочность меди. Электропроводность, теплопроводность, коррозионная устойчивость и пластичность снижаются.  [c.39]

Фосфор. Присутствие фосфора в меди как остатка от фосфористого раскислителя в количестве нескольких сотых долей процента практически не оказывает влияния на свойства меди, за исключением электропроводности (рис. 13). В больших количествах фосфор сильно снижает электропроводность и теплопроводность, повышает предел прочности, твердость и вязкость и незначительно уменьшает текучесть. В пределах 0,2—0,3% не ухудшает пластичности меди.  [c.39]

Серная кислота в медном электролите представляет образец того, как один компонент совмеп],ает в себе целый ряд тесьма ценных свойств, столь необходимых для успешного проведения гальваностегического процесса она вызывает 1) уменьшение омического сопротивления электролита, 2) уменыпенио концентрации ионов осаждающегося металла (что способствует образованию более тонкой структуры) и 3) предотвращает гидролиз сернокислой закиси меди, который сопровождается образованием рыхлой закиси меди. Влияние серной кислоты на электропроводность сернокислой меди иллюстрируется табл. 40.  [c.214]

На электропроводность меди большое влияние оказывает палшше примесей (рис. 2.6, а ).  [c.18]

Как правило, нет элементов, вредных вообще. Только в отдельных случаях имеет место ухудшение одного свойства от влияния любого элемента или ухудшение многих свойств вследствие действия одного элемента. Примером такого исключения может служить факт понижения электропроводности меди при легировании любым элементом, включая более электропроводное серебро. Свинец вреден для многих металлов и сплавов, поскольку он ухудшает пластичность, но он несомненно полезен для обработки резанием. Антифрикционные сплавы, как правило, содержат свинец. Сера в никеле вредна, потому что сообщает горячеломкость, но для непассивирующихся никелевых анодов она полезна, так как способствует их равномерному растворению. Углерод понижает пластичность многих металлов, но может повысить ее, если они содержат кислород. Кислород оказывает полезное влияние при горячей деформации металлов, если он связывает вредные примеси в тугоплавкие или летучие оксиды, очищая границы зерен. Многие полезные добавки улучшают пластичность при введении в малых количествах потому, что очень ограниченно растворимы в металле и, находясь по границам зерен, взаимодействуют с межкристаллитными вредными примесями. Однако в этом случае даже небольшой избыток полезной добавки может вызвать межкристаллитную хрупкость. Тогда полезная добавка окажется вредной примесью, а дополнительное введение вредной примеси— полезным.  [c.201]

На основании изучения гетерофазного взаимодействия титана с расплавами стекол системы ЗЮа—А1,0,—В,О,—7пО(СиО) с ПОМОЩЬЮ комплекса электрохимических методов исследования установлено большое влияние состава газовой среды на величину и кинетику установления стационарного потенциала Т1-электрода, электропроводность изученных расплавов. Показано, что доминирующим на первой стадии взаимодействия титана с расплавом стекла-матрицы в нейтральной атмосфере является процесс окисления металла за счет растворенных в расплаве паров воды, дополняемый окислительно-восстановительным взаимодействием с образованием в зоне контакта силицидов титана. Присутствие иона меди в расплаве изменяет характер взаимодействия. Восстановление меди сопровождается образованием купротитанатов вследствии гетеродиффузии в металлический титан и растворением прочих продуктов в расплаве. Методом вращающегося титанового диска изучалась кинетика процесса. Лит. — 9 назв., ил. — 3.  [c.270]

Добавка теллура к чистой меди сильно повышает ее обрабатываемость, не оказывая существенного влияния на электропроводность. Медь с добавкой теллура можно подвергать холод1юй и горячей обработке, но она обладает несколько меньшей ковкостью, чем чистая медь.  [c.755]

Как было отмечено, алюминий и его сплавы очень чувствительны к контактированию с другими металлами. Самыми опасными являются контакты с более положительными металлами — медью и медными сплавами. В ряде условий вреден контакт с железом, сталью и коррозионно-стойкой сталью. Контакт с цинком и кадмием в условиях, когда алюминий находится в пассивном состоянии, безвреден и даже несколько защищает алюминий. Магний и магниевые сплавы, несмотря на то, что они имеют значительно более отрицательный потенциал, при контакте с алюминием оказываются также опасными, так как вследствие сильной катодной поляризации алюминия он может перейти в активное состояние под влиянием защелачивания среды (эффект катодной нерезащиты алюминия). В результате опасных контактов происходит более существенное разрушение алюминия в электропроводных средах, содержащих ионы хлора. В атмосферных условиях при достаточной влажности отрицательное влияние контактов также может проявляться, хотя и будет распространяться только на поверхность алюминия, непосредственно прилегающую к контакту.  [c.265]

В работе [46] исследовалось влияние реакторного излучения на электропроводность, ТЭДС и сопротивление сжатию термоэлектрических материалов на основе теллурида германия, легированного висмутом, медью и сурьмой, а также бинарных сплавов РЬТе, легированных РЫз и Pb l2. Образцы приготовлялись методом порошковой металлургии и в течение длительного времени отжигались для снятия неоднородности свойств прессованных материалов. Измерения электрических параметров (электрической проводимости и ТЭДС) проводились как в процессе облучения в реакторе, так и после облучения.  [c.77]

Вообще можно сказать, что электролиты, применяемые в лабораториях, отличающиеся от электролитов, применяемых в промышленности, худшей электропроводностью, наиболее подходят для полирования неоднородных металлов. Однако даже в этих электролитах самые незначительные изменения плотности тока, напряжения или температуры оказывают заметное влияние на предпочтительное растворение той или другой фазы или а границы зерен. С точки зрения механизма полирования интересно отметить, что можно получить полирующее действие в квазисубмикроскопической области на меди, содержащей большие включения окиси меди (I), а также на алюминиевом сплаве с большим количеством межкристалли-ческих соединений или а перлитовой стали.  [c.241]

Растворимость окиси меди или ее гидрата в воде, не содержащей ни аммиака, ни его производных, при температуре 340—360 °С и при pH = 6,5-i-10,0, по данным МЭИ, ( .оставляет 6—8 мкг/кг, а в присутствии аммиака или же его производных растворимость окислов меди за счет образования аммиачных комплексов возрастает до 20—22 мкг1кг. В щелочной котловой воде медь находится в растворенном состоянии, преимущественно в виде комплексных соединений, которые, разрушаясь, образуют ионы меди, способные восстанавливаться до металлической меди u + + 2e= u. Источником электронов при этом является металлическое железо, переходящее в форму двухвалентного железа Fe=Fe2+ + 2 . Следовательно, основной причиной образования накипей является электрохимический процесс,восстановления меди, протекающий в зонах максимальных тепловых нагрузок, где под влиянием мощного теплового потока нарушена цельность защитной окисной пленки. В результате этого между отдельными участками металла создается местная разность потенциалов, которая может оказаться достаточной, чтобы стал протекать процесс электролитического выделения меди при данной концентрации ее ионов в котловой воде. Так как образующаяся медная накипь обладает хорошей электропроводностью, наличие ее на поверхности нагрева не является существенной помехой для продолжения электрохимических процессов, в результате которых выделяются новые порции металлической меди.  [c.85]

Удельная электропроводность металлов и сплавов

    Металлы относятся к веществам с очень хорошей электронной проводимостью (проводники первого рода). Их удельная электропроводность о от 10 до 10 ом -см , НЛП в системе СИ от 10 до 10 сим-мг (1 сим = 1 oл( ). Несколько меньшей проводимостью, чем чистые металлы, обладают их сплавы, некоторые интерметаллические соединения и различные карбиды, гидриды, нитриды металлов, являющиеся фазами переменного состава. Удельная проводимость металлов выражается уравнением [c.231]









    В электротехнике применяют две группы проводников. К первой относятся проводники с высокой электропроводностью, больщей частью чистые металлы (медь, алюминий), служащие для канализации электричества (провода) вторую группу составляют сплавы, некоторые чистые металлы и другие материалы, обладающие большим удельным сопротивлением, благодаря которому они дают возможность на небольшом участке цепи и в небольшом объеме сосредоточить большое падение потенциала. По применению эту группу проводников в свою очередь можно подразделить на две подгруппы а) сплавы для измерительных приборов и эталонов и б) проводники для нагревателей и реостатов. [c.122]

    При застывании металлических сплавов очень часто образуются твердые растворы. Свойства твердых растворов с изменением их состава изменяются непрерывно, но характер зависимости свойств от состава может быть различным. Так, например, в сплавах золота и серебра коэффициент теплового расширения р между 17° и 144° и удельный объем при 15° 15 изменяются линейно. Прямая соединяет значения соответствующих констант каждого из компонентов, отложенных по соответствующим осям диаграммы рис. 64. Зависимости остальных свойств сплава от его состава, приведенные на этом рисунке, описываются плавными кривыми линиями, проходящими через максимум или минимум, например, модуль упругости Е, модуль твердости Н, удельная электропроводность X, термоэлектродвижущая сила в паре со свинцом е, температурный коэффициент электрического сопротивления от 0° до 100° С Оо-юо- Вид этих кривых характерен для твердых растворов металлов.  [c.236]

    Присутствие ионов аммония в конденсатах пара влияет на значения удельной электропроводности конденсата поэтому в случае присутствия ионов аммония необходимо вносить в измеряемые значения электропроводности соответствующие поправки. Ионы аммония, присутствующие в воде, вызывают коррозию меди и сплавов меди, так как медь может растворяться с образованием медноаммиачных комплексов. Аммиак в паре вызывает коррозию медных деталей подшипников. При наличии в машинах нежелезных деталей не следует допускать присутствия аммиака в водяном паре. Однако, как недавно показал Черна [117], присутствие аммиака в паре, наоборот, желательно, если вся система сделана целиком из стали, так как аммиак обеспечивает высокое значение pH воды, питающей паровую установку, и конденсата без повышения концентрации щелочи в воде. В отсутствие кислорода аммиак в концентрациях до 10 ч.н.м., повидимому, не вызывает коррозии нежелезных металлов, применяемых в паропроводах. [c.153]

    Проводники обладают малым удельным сопротивлением, порядка 10 —10 ом-см, и высокой электропроводностью. К проводникам относятся многие металлы и сплавы (серебро, медь, золото, бронза и др.). [c.66]

    Направление научных исследований разделение редкоземельных элементов получение чистых солей и редкоземельных элементов высокой степени чистоты контроль чистоты солей и металлов спектроскопическим методом и с помощью радиоизотопов получение сплавов редкоземельных элементов изучение физических свойств (магнетизм, коэффициент дилатации, электропроводность, удельная теплоемкость, твердость, механические свойства) чистых металлов, сплавов и различных соединений (главным образом ферритов). [c.339]

    Концентрация компонентов этого электролита может быть пропорционально снижена вдвое за счет соответственного снижения плотности тока. Удельная электропроводность электролита равна 0,175 Из него осаждаются светлые мелкокристаллические покрытия, обладающие высокой прочностью сцепления с основным металлом, в частности, с медью и ее сплавами без какой-либо специальной обработки. Поэтому осаждение серебра можно производить без амальгамирования или предварительного серебрения. Применение реверсирования тока с соотношением периодов 10 1 еще более улучшает качество покрытий [6]. [c.27]

    Еще 35 лет тому назад все материалы, использовавшиеся в электротехнике, в зависимости от величины их удельной проводимости а делились только на проводники (а = 10 — 0 ом -см ) и диэлектрики (а = 10 10 ом -см ). К наиболее характерным проводникам, как подчеркивалось в физике — проводникам первого рода, относились металлы и сплавы, обладающие электронной электропроводностью. Кроме того, были известны и сравнительно хорошо изучены свойства жидких тел (растворов, расплавов) с ионной электропроводностью. Их относили к проводникам второго рода или электролитам удельная проводимость последних существенно меньше, чем у проводников первого рода. Подавляющее же большинство окружающих нас веществ имеет электронную электропроводность, при значениях удельной проводимости, лежащих в интервале 10″ —10 ом —см и, таким образом, не может быть отнесено ни к проводникам, ни к диэлектрикам.  [c.9]

    Покрытия из благородных металлов используются не только для отделки, по и для улучшения эксплуатационных характеристик изделий. Эти покрытия, как правило, имеют высокую стойкость против коррозии в агрессивных средах, сопротивление механическому и электроэрозионному износу, высокую отражательную способность и низкое удельное сопротивление [07]. В радиоэлектронике серебрение и золочение токонесущих деталей применяется для улучшения поверхностной электропроводности и максимального снижения переходного сопротивления в местах контактов. В производстве транзисторов, имеющих хрупкую и тонкую обкладку из кремния, для нринаивания контактов используется сплав золота с добавкой 0,5% сурьмы. Германиевая пластинка без всякого флюса припаивается к коваровому диску, покрытому сплавом Аи—Sb или Аи—In (0,5—1,0% In). В области низкочастотных коммутирующих устройств нашли применение золото-никелевые сплавы, содержащие 0,5—2% никеля. В производстве печатных схем также находят применение золото-серебряные сплавы, содержащие 1—3% серебра. В электронной технике особое значение имеет получение покрытий из золота с добавкой кобальта, которые отличаются большим сроком службы в условиях высокотемпературных режимов. Электролитически осажденные пленки таких редких металлов, как германий, таллий, галлий, индий, необходимы в полупроводниковой технике 167]. [c.378]

    В частности, удельное сопротивление стекла электрическому току значительно зависит от температуры, и в этом оно ведет себя, как полупроводник. Если металлы и их сплавы, а также большинство изоляционных материалов имеют температурный коэффициент сопротивления (ТКС) не более 1 % на градус, то у стекла ТКС доходит до 15% на градус. С ростом температуры сопротивление стекла падает, и стекло становится проводником электрического тока с удельным сопротивлением, близким к удельному сопротивлению электролитов. Это свойство используется в стекловаренных электропечах, когда расплавленная стекломасса сама является электронагревателем, это явление используется и для электросварки стеклоизделий. Свариваемые стеклоизделия сначала подогреваются пламенем или внешним электронагревателем до температуры, при которой стекло становится достаточно электропроводным, затем через него пропускается электрический ток. Происходит непосредственный нагрев стекла до степени размягчения, необходимой для сварки, свариваемые поверхности деталей вводятся в соприкосновение и прижимаются друг к другу. В месте соединения образуется однородный шов со свойствами, мало отличающимися от свойств основного материала свариваемых деталей. [c.187]

    Свойства сплавов. Сплавы сохраняют хорошую электропроводность, теплопроводность и другие присущие металлам свойства. Однако их свойства не складываются как среднее арифметическое из свойств сплавляемых компонентов. Наоборот, температуры плавления сплавов ниже, чем у исходных металлов. Например, сплав Вуда плавится при 75° С, а температура плавления самого легкоплавкого его компонента — олова 232° С. Сплав Деварда (50% меди, 45% алюминия и 5% цинка) легко растирается в порошок и вытесняет водород из воды, хотя ни один из исходных металлов этим свойством не обладает. Очевидно, у сплавов появляются новые свойства, возникают новые качества. Как правило, сплавы более тверды, чем исходные металлы. Например, твердость латуни составляет 150 условных единиц, а исходных компонентов — меди и цинка — соответственно 40 и 50. Удельное электрическое сопротивление сплавов обычно также выше, чем у исходных чистых металлов. Например, у нихрома (20% хрома 80% никеля) сопротивление 110-10 , у хрома 15-10″ , а у никеля только 7-10- Ом-см, [c.246]

    Алю м ИНН й — легкий серебристо-белый металл. Он обладает высокой пластичностью и коррозионной стойкостью. Электропроводность алюминия составляет 60% электропроводности меди. Чистый алюминий применяют для изготовления электрических проводов, а также для антикоррозионного покрытия черных металлов. Чистый алюминий непрочен. Сплавы алюминия с медью, кремнием, марганцем и другими металлами характеризуются небольшим удельным весом, высокой пластичностью и прочностью, благодаря чему широко применяются в авиационной технике, приборостроении и других отраслях народного хозяйства.  [c.43]

    Алюминий и его сплавы, благодаря своему малому удельному весу, хорошим механическим свойствам и высокой электропроводности, широко применяются в различных отраслях народного хозяйства. Чистый алюминий в сухом воздухе при обычной температуре обладает достаточно хорошей коррозионной стойкостью. Это объясняется свойствами естественной окисной пленки, образую—щейся на металле под воздействием кислорода воздуха. Будучи равномерной и менее пористой, чем пленки окислов на стали, меди и других металлах, окисная пленка на алюминии хорошо защищает основной металл от дальнейшего разрушения. Однако при эксплуатации алюминия во влажной атмосфере или в условиях воздействия морской воды естественная окисная пленка не может служить достаточной защитой от коррозии. В таких условиях изделия из алюминия тускнеют, покрываются пятнами и белым налетом. [c.100]

    Во многих случаях механизм коррозионного разрушения сплавов а также пути повышения их устойчивости удается рассмотреть на основе анализа работы двухэлектродной системы. Рассмотрим коррозиомиое поведение элемента железо — цинк в нейтральном электролите (0,030 г/л хлористого натрия 0,070 г/л сернокислого натрия). Удельная электропроводность х этого электролита равна 8,5 10″ ом см -. Площадь каждого электрода выберем равной 1 см . Расстояние между электродами 1 см. Измерения электродных потенциалов металлов в разомкнутом состоянии, которое можно осуществить при помощи полуэлементов N1 и N2 при разомкнутом ключе (рис. 50), дают следующие значения  [c.87]

    Ранние данные по исследованию электрофизических свойств моносилицндов [11 —14] касались главным образом измерения удельной электропроводности (а) и коэффициента термоэдс (а) при комнатных температурах. Лишь в последние -—3 года появился ряд работ отечественных и зарубежных авторов по исследованию температурных зависимостей а, а и коэффициента Холла ( х) сплавов на основе Со51 в интервале 100—1000 °К [15, 16], а также низкотемпературные измерения а поликристаллических образцов моносилицндов Ы-переходных металлов [17].  [c.274]

    Расилавленные сульфиды тяжелых металлов являются полупроводниками, приближающимися по своим свойствам к жидким металлическим сплавам. В пользу этого говорят, в частности, их высокая удельная электропроводность, относительно малое изменение ее при затвердевании, практически полная невозможность электролиза в чистых сульфидах, металлический блеск и другие свойства. [c.526]

    Алюминий в основном расходуется на приготовление различного рода сплавов на его основе. Путем сплавления алюминия с другими металлами и соответствующей термической обработкой удается получить сплавы во много раз более прочные, чем сам алюминий.Удельная прочность некоторых сплавов на алюминиевой основе выше прочности малоуглеродистой стали и практически равна прочности высококачественной стали. В облегчении веса конструкции заинтересованы многие отрасли промышленности поэтому алюминиевые сплавы и находят широкое применение. Кроме того, алюлшний обладает высокой электропроводностью, которая только примерно на 40% ниже, чем у меди. Поскольку алюминий в три с лишним раза легче меди, то он широко применяется в электротехнической промышленности. Общая коррозионная стойкость алюминиевых сплавов также значительно выше, чем у простых сталей, вследствие чего алюминиевые сплавы находят применение и в тех отраслях промышленности, в которых к изделиям предъявляются более жесткие требования в отношении их устойчивости против коррозии. [c.5]

    Металлополимеры — металлонаполненные поли.меры или пористые металлы, пропитанные поли.мерны.ми ко.мпозиция.ми. HaпoлнитeJ я-.ми служат порощки, волокна и ленты, пoJ yчaeмь e практически из любых металлов или сплавов (чаще всего Ре, Си, №, Ag,Sп, А1, Со, РЬ, 2п, Zт, Сг, Т1, Та). Свойства. металлополимера опреде тяются природой полимера и наполнителя, степенью наполнения и характером распределения наполнителя. С целью увеличения магнитной восприимчивости в полимеры вводят Ре и его сплавы, для придания тепло- и электропроводности — А1, А , Си, Аи. Наполнение чешуйчатым А1 снижает газо- и влагопроницае. юсть полимеров. Присутствие РЬ, РЗЭ, В1, Сс1 придает металлополимерам способность экранировать ионизирующие излучения. Металлополимеры, содержащие РЬ, 2п, 2г, Мо и их хи.мические соединения или сплавы, обладают низким коэффициенто.м трения. Дисперсные частицы наполнителя уменьшают, а волокна увеличивают прочность при изгибе и удельную ударную вязкость металлополимера. [c.54]

    В. С. Ковальчук. АЛЮМИНИЯ СПЛАВЫ — сплавы на основе алюминия. В пром. масштабах используются со второй половины 19 в. Отличаются малой плотностью, высокими коррозионной стойкостью, теплопроводностью, электропроводностью и удельной прочностью. Различают А. с. деформируемые и литейные. Деформируемые сплавы обладают высокой пластичностью, свариваемостью, легко поддаются различной мех. обработке, не охрупчи-ваются при низких т-рах. Их подразделяют на неупрочняемые и упрочняемые термической обработкой (см. Упрочнение). Мех. св-ва неупрочпяемых сплавов улучшают легированием и нагартовкой, упрочняемых сплавов — закалкой и старением (естественным или искусственным, см. Старение металлов), [c.69]

    Очень часто о составе исследуемого вещества можно судить, не прибегая к его разложению. Так, например, по спектру паров металлов устанавливают состав сплава процентное содержание h3SO4 в технической серной кислоте устанавливают по ее удельному весу по электропроводности известковой воды определяют содержание в ней Са(ОН)2 по интенсивности окраски раствора роданида железа, сравниваемой с окраской эталонного раствора, определяют содержание ионов трехвалентного железа в исследуемом растворе и т. д. [c.14]

    Медь, обработаиная добавкой 0,025% сплава лития с кальцием, содержащего 50% лития, имеет удельный вес 8,92 и электропроводность, повышенную на 1,5% по сравнению с электропроводностью чистой меди, ке обработанной литием. При обработке меди и ее сплавов литием, вследствие значительного сродства этого металла к сере, азоту и водороду, одновременно с раскислением происходит также и удаление этих элементов. [c. 38]

    Из перечисленных выше новых конструкционных металлов и сплавов наибольшее распространение в химическом машиностроении нашел титан. Титан обладает исключительно высокими прочностными показателями, лудельным весом, высокой сопротивляемостью к эрозии и к усталостным напряжениям, отсутствием склонности к межкристаллитной коррозии, благоприятными технологическими свойствами и по своей коррозионной стойкости превосходит в ряде случаев высоколегированные кислотостойкие стали. Ниже приводятся основные физикомеханические свойства технически чистого титана марки ВТ1 (0,3% Ре 0,15% 51 0,05% С 0,15% Ог 0,015% На 0,04% N2 остальное Т1). Уд. вес 4,5 з/сж температура плавления 1725° С коэффициент линейного расширения (в интервале О—100° С) 8,2 10- теплопроводность 0,039кал/см-сек-град, электропроводность по сравнению с электропроводностью меди, принятой за 100, 3,1 предел прочности 45—60 кг/мм предел текучести 25—50 кг/мм относительное удлинение — не менее 25%, относительное сужение не менее 50% твердость по Бринелю 160—200 модуль упругости 10 500—11 ООО кг/мм .  [c.247]

Медь-описание | Электрод-Сервис

КРАТКИЕ  СВЕДЕНИЯ  О МЕДИ:

Медь — один из первых металлов, широко освоенных человеком из-за сравнительной доступности для получения из руды и малой температуры плавления. В древности применялась в основном в виде сплава с оловом —бронзы для изготовления оружия и т. п.Медь — золотисто-розовый пластичный металл, на воздухе быстро покрывается оксидной плёнкой, которая придаёт ей характерный интенсивный желтовато-красный оттенок. Тонкие плёнки меди на просвет имеют зеленовато-голубой цвет.

СВОЙСТВА  МЕДИ:

Медь обладает высокой  тепло- и электропроводностью (занимает второе место по электропроводности среди металлов после серебра). Удельная электропроводность при 20 °C: 55,5-58МСм\м. Медь имеет относительно большой температурный  коэффициент  сопротивления: 0,4 %/°С и в широком диапазоне температур слабо зависит от температуры.

Существует ряд  сплавов меди: Латунь — с цинком, Бронза — с оловом и другими элементами, мельхиор— с  никелем, баббиты — со свинцом и другие

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ  МЕДИ:

1) в электротехнике

Из-за низкого удельного сопротивления (уступает лишь серебру, удельное сопротивление при 20 °C: 0,01724-0,0180 мкОм·м), медь широко применяется в электротехнике для изготовления силовых кабелей, проводов или других проводников, например, при печатном монтаже. Медные провода, в свою очередь, также используются в обмотках энергосберегающих электроприводов (быт: электродвигателях) и силовых трансформаторов. Для этих целей металл должен быть очень чистый: примеси резко снижают электропроводимость. Например, присутствие в меди 0,02 % алюминия снижает её электрическую проводимость почти на 10 %.

2) Теплообмен

Другое полезное качество меди — высокая теплопроводность. Это позволяет применять её в различных теплоотводных устройствах, теплообменниках, к числу которых относятся и широко известные радиаторы охлаждения, кондиционирования и отопления, компьютерных кулерах, тепловых трубках.

3) Для производства труб

В связи с высокой механической прочностью, но одновременно пригодностью для механической обработки, медные бесшовные трубы круглого сечения получили широкое применение для транспортировки жидкостей и газов: во внутренних системах водоснабжения, отопления, газоснабжения, системах кондиционирования и холодильных агрегатах. В ряде стран трубы из меди являются основным материалом, применяемым для этих целей: во Франции, Великобритании и Австралии для газоснабжения зданий, в Великобритании, США, Швеции и Гонконге для водоснабжения, в Великобритании и Швеции для отопления.

В России производство водогазопроводных труб из меди нормируется национальным стандартом ГОСТ Р 52318-2005, а применение в этом качестве федеральным Сводом Правил СП 40-108-2004. Кроме того, трубопроводы из меди и сплавов меди широко используются в судостроении и энергетике для транспортировки жидкостей и пара.

Понятие удельного электрического сопротивления медного проводника

Сравнительно небольшое удельное сопротивление меди – важный, но не единственный положительный фактор. Широкое применение этого материала объясняется разумной стоимостью, устойчивостью к неблагоприятным внешним воздействиям. Из него несложно создавать качественные изделия необходимой формы, которые без дополнительной защиты сохраняют функциональность при длительной эксплуатации в сложных условиях.

Из меди создают разные виды кабельной продукции

Чем отличается кабель от провода

Прежде чем перейти к основному содержимому, нам необходимо понять, что же мы все-таки хотим рассчитать, сечение провода или кабеля, в чем различия одного от другого!? Не смотря на то, что обыватель применяет эти два слова как синонимы, подразумевая под этим что-то свое, но если быть дотошными, то разница все же имеется. Так провод это одна токопроводящая жила, будь то моножила или набор проводников, изолированная в диэлектрик, в оболочку. А вот кабель, это уже несколько таких проводов, объединенных в единое целое, в своей защитной и изоляционной оболочке. Для того, чтобы вам было лучше понятно, что к чему, взгляните на картинку.

Так вот, теперь мы в курсе, что рассчитывать нам необходимо именно сечение провода, то есть одного токопроводящего элемента, а второй будет уже уходить от нагрузки, обратно к питанию. Однако мы порой и сами забываемся не лучше Вашего, так что если вы нас подловите на том, что где-то все же встретится слово кабель, то не сочтите уж за невежество, стереотипы делают свое дело.

Химические свойства

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

• склонность к комплексообразованию;
• способность давать окрашенные соединения и нерастворимые сульфиды.

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

Какой провод, кабель выбрать для прокладки проводки (моножилу или многожильный)

При монтаже электропроводки обычно применяют провода и кабели марки ПВС, ВВГнг, ППВ, АППВ. В этом списке встречаются как гибкие кабели, так и с моножилой. Здесь мы хотели бы сказать вам одну вещь. Если ваша проводка не будет шевелиться, то есть это не удлинитель, не место сгиба которое постоянно меняет свое положение, то предпочтительно использовать моножилу. Вы спросите почему? Все просто! Не смотря на то, насколько хорошо не были бы уложены в защитную изоляционною оплетку проводники, под нее все же попадет воздух, в котором содержится кислород. Происходит окисление поверхности меди. В итоге, если проводников много, то площадь окисления намного больше, а значит токопроводящее сечение «тает» на много больше. Да, это процесс длительный, но и мы не думаем, что вы собрались менять проводку часто. Чем больше она проработает, тем лучше. Особенно это эффект окисления будет сильно проявляться у краев реза кабеля, в помещениях с перепадом температуры и при повышенной влажности. Так что мы вам настоятельно рекомендуем использовать моножилу! Сечение моножилы кабеля или провода изменится со временем незначительно, а это так важно, при наших дальнейших расчетах.

Влияние примесей на электропроводность меди

Конечно же, в наше время для выплавки этого красного металла используются гораздо более совершенные методики, чем в древности. Однако и сегодня получить совершенно чистый Cu практически невозможно. В меди всегда присутствуют разного рода примеси. Это могут быть, к примеру, кремний, железо или бериллий. Между тем, чем больше примесей в меди, тем меньше показатель ее электропроводности. Для изготовления проводов, к примеру, подходит только достаточно чистый металл. Согласно нормативам, для этой цели можно использовать медь с количеством примесей, не превышающем 0.1 %.

Очень часто в этом металле содержится определенный процент серы, мышьяка и сурьмы. Первое вещество значительно снижает пластичность материала. Электропроводность меди и серы сильно различается. Ток эта примесь совершенно не проводит. То есть является хорошим изолятором. Однако на электропроводность меди сера не влияет практически никак. То же самое касается и теплопроводности. С сурьмой и мышьяком наблюдается обратная картина. Эти элементы электропроводность меди способны снижать значительно.

Выбираем провод (кабель) из меди или алюминия (документ ПЭУ)

В СССР большинство жилых домов оснащались алюминиевой проводкой, это было своеобразной нормой, стандартом и даже догмой. Нет, это совсем не значит, что страна была бедная, и не хватало на меди. Даже в некоторых случая наоборот. Но видимо проектировщики электрических сетей решили, что экономически можно много сэкономить, если применять алюминий, а не медь. Действительно, темпы строительства были огромнейшие, достаточно вспомнить хрущевки, в которых все еще живет половина страны, а значит эффект от такой экономии был значительным. В этом можно не сомневаться. Тем не менее, сегодня другие реалии, и алюминиевую проводку в новых жилых помещениях не применяют, только медную. Это исходит из норм ПУЭ пункт 7.1.34 «В зданиях следует применять кабели и провода с медными жилами…». (До 2001 г. по имеющемуся заделу строительства допускается использование проводов и кабелей с алюминиевыми жилами) Так вот, мы вам настоятельно не рекомендуем экспериментировать и пробовать алюминий. Минусы его очевидны. Алюминиевые скрутки невозможно пропаять, так же очень трудно сварить, в итоге контакты в распределительных коробках могут со временем нарушиться. Алюминий очень хрупкий, два-три изгиба и провод отпал. Будут постоянные проблемы с подключением его к розеткам, выключателем. Опять же если говорить о проводимой мощности, то медный провод с тем же сечением для алюминия 2,5мм.кв. допускает длительный ток в 19А, а для меди в 25А. Здесь разница больше чем 1 КВт. Так что еще раз повторимся — только медь! Далее мы и будем уже исходить из того, что сечение рассчитываем для медного провода, но в таблицах приведем значения и для алюминия. Мало ли что.

Сколько примерно потребляют бытовые приборы, и как это отразиться на выборе, расчете сечения кабеля

Итак, мы уже определились с маркировкой кабеля, что это должна быть моножила, также с тем, что это должна быть медь, да и про подводимую мощность кабеля мы тоже «заикнулись» не просто так. Ведь именно исходя из показателя проводимой мощности, будет рассчитываться провод, кабель на его применяемое сечение. Здесь все логично, прежде чем что-то рассчитать, надо исходить из начальных условий задачи. Этому нас научили еще в школе, исходные данные определяют основные пути решения. Что же, тоже самое можно сказать про расчет сечения медного провода, для расчета его сечения необходимо знать с какими токами или мощностями он будет работать. А для того чтобы нам знать токи и мощности, мы сразу должны знать, что именно будет подключено в нашей квартире, где лампочка, а где телевизор. Где компьютер, а куда мы включим зарядное устройство для телефона. Нет, конечно, со временем исходя из жизненных обстоятельств, что-то может поменяться, но нет кардинально, то есть примерная суммарная потребляемая мощность для всех наших помещений останется прежняя. Лучше всего сделать так, нарисовать план квартиры и там расставить и развешать все электроприборы, которые вам встретятся и которые запланированы. Скажем так.

Здесь неплохо было сориентироваться, сколько какой прибор потребляет. Именно для этого мы и приведем для вас таблицу ниже.

Подытожим данный абзац, мы должны представлять какие токи, мощности подводимые проводами и кабелями, должны быть обеспечены, для того, чтобы рассчитать необходимое нам сечение и выбрать подходящее. Об этом как раз далее.

Историческая справка

Медь является металлом, известным человеку с глубокой древности. Объясняется раннее знакомство людей с эти материалом прежде всего его широкой распространенностью в природе в виде самородков. Многие ученые считают, что именно медь была первым металлом, восстановленным человеком из кислородных соединений. Когда-то горные породы просто нагревали на костре и резко остужали, в результате чего они растрескивались. Позднее восстановление меди начали производить на кострах с добавлением угля и поддувом мехами. Совершенствование этого способа в конечном итоге привело к созданию шахтной печи. Еще позже этот металл начали получать методом окислительной плавки руд.

Общепринятые сечения медных проводов для проводки в квартире по сечению

Мы с вами много говорили о наименованиях, о материалах, об индивидуальных особенностях и даже о температуре, но упустили из вида жизненные обстоятельства. Так если вы нанимаете электрика для того, чтобы он провел вам проводку в комнатах вашей квартиры или дома, то обычно принимаются следующие значения. Для освещения сечения провода берется в 1,5 мм 2, а для розеток в 2,5 мм 2. Если проводка предназначена для подключения бойлеров, нагревателей, плит, то здесь уже рассчитывается сечение провода (кабеля) индивидуально.

Выбор сечения провода исходя из количества коммуникаций в доме (квартире) (типовые схемы проводки)

О чем еще хотелось сказать, так это о том, что лучше использовать несколько независимых линий питания для каждого из помещений в комнате или квартире. Тем самым вы не будете применять провод с сечением 10 мм 2 для всей квартиры, приброшенный во все комнаты, от которого идут отводы. Такой провод будет приходить на вводный автомат, а затем от него, в соответствии с мощностью потребляемой нагрузки будут разведены выбранные сечения проводов, для каждого из помещений.

Типовая принципиальная схема электропроводки для квартиры или дома с электрической плитой (с указанием сечения кабеля для электроприборов)

Подводя итог о выборе сечения провода (кабеля) в зависимости от силы тока (мощности)

Если вы прочитали всю нашу статью, и все наши выкладки, то наверняка уже осознали насколько сложно и одновременно просто выбрать алюминиевый или медный провод, по сечению исходя из токовой нагрузки и мощности. Да, расчет сечения потребует знания множества формул, поправок на материал и температуру, при этом если воспользоваться справочными таблицами, которые мы и привели, то все просто и понятно. Что же, кроме выбора сечения провода необходимо будет правильно соединить между собой провода, использовать соответствующие автоматы, УЗО, розетки и выключатели. Не забывать про особенности схемы подключения проводки в квартире. Все это скажется на выборе сечения провода в вашем конкретном случае. И только в этом случае, когда вы учтете все факторы, воспользуетесь справочными материалами, правильно смонтируете все элементы, можно будет говорить о том, что все сделано как надо!

Плюсы и минусы

Алюминиевая проводка имеет следующие преимущества:

• Небольшая масса. Эта особенность важна при монтаже линий электропередач, длина которых может достигать десятков, а то и сотен километров.
• Доступность по цене. При выборе материала для проводки многие ориентируются на стоимость металла. Алюминий имеет меньшую соответственно, что объясняет более низкую цену изделий из этого металла.
• Стойкость к окислительным процессам (актуальна при отсутствии контакта с открытым воздухом).
• Наличие защитной пленки. В процессе эксплуатации на проводке из алюминия формируется тонкий налет, уберегающий металл от окислительных процессов.

Алюминий имеет и ряд недостатков, о которых необходимо знать:

• Высокое удельное сопротивление металла и склонность к нагреву. По этой причине не допускается применение провода меньше 16 кв.мм (с учетом требований ПУЭ, 7-я редакция).
• Ослабление контактных соединений из-за частых нагревов при прохождении большой нагрузки и последующего остывания.
• Пленка, которая появляется на алюминиевом проводе при контакте с воздухом, имеет плохую проводимость тока, что создает дополнительные проблемы в местах соединения кабельной продукции
• Хрупкость. Алюминиевые провода легко переламываются, что особенно актуально при частом перегреве металла. На практике ресурс алюминиевой проводки не превышает 30 лет, после чего ее необходимо менять.

Видео о подборе сечения проводник в зависимости от тока (А)

Основные принципы по выбоу сечения, исходя из тока питания еще раз рассмотрены в этом видео.

В связи с тем, что существует два типа электрических сопротивлений —

В связи с электромагнитными явлениями, возникающими в проводниках при прохождении через него переменного тока в них возникает два важных для их электротехнических свойств физических явления.

Два последних явления делают неэффективным применение проводников радиусом больше характерной глубины проникновения электрического тока в проводник. Эффективный диаметр проводников (2RБхар): 50Гц -7 Ом. Используя микроомметры, можно определить качество электрических контактов, сопротивление электрических шин, обмоток трансформаторов, электродвигателей и генераторов, наличие дефектов и инородного металла в слитках (например, сопротивление слитка чистого золота вдвое ниже позолоченного слитка вольфрама).

Для расчета длины провода, его диаметра и необходимого электрического сопротивления, необходимо знать удельное сопротивление проводников ρ.

В международной системе единиц удельное сопротивление ρ выражается формулой:

Оно означает: электрическое сопротивление 1 метра провода (в Омах), сечением 1 мм 2 , при температуре 20 градусов по Цельсию.

Инженерные коммуникации

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

Таблица удельных сопротивлений проводников

Материал проводника	Удельное сопротивление ρ в
Серебро Медь Золото Латунь Алюминий Натрий Иридий Вольфрам Цинк Молибден Никель Бронза Железо Сталь Олово Свинец Никелин (сплав меди, никеля и цинка) Манганин (сплав меди, никеля и марганца) Константан (сплав меди, никеля и алюминия) Титан Ртуть Нихром (сплав никеля, хрома, железа и марганца) Фехраль Висмут Хромаль	0,015 0,0175 0,023 0,025. 0,108 0,028 0,047 0,0474 0,05 0,054 0,059 0,087 0,095. 0,1 0,1 0,103. 0,137 0,12 0,22 0,42 0,43. 0,51 0,5 0,6 0,94 1,05. 1,4 1,15. 1,35 1,2 1,3. 1,5

Из таблицы видно, что железная проволока длиной 1 м и сечением 1 мм 2 обладает сопротивлением 0,13 Ом. Чтобы получить 1 Ом сопротивления нужно взять 7,7 м такой проволоки. Наименьшим удельным сопротивлением обладает серебро. 1 Ом сопротивления можно получить, если взять 62,5 м серебряной проволоки сечением 1 мм 2 . Серебро — лучший проводник, но стоимость серебра исключает возможность его массового применения. После серебра в таблице идет медь: 1 м медной проволоки сечением 1 мм 2 обладает сопротивлением 0,0175 Ом. Чтобы получить сопротивление в 1 Ом, нужно взять 57 м такой проволоки.

Химически чистая, полученная путем рафинирования, медь нашла себе повсеместное применение в электротехнике для изготовления проводов, кабелей, обмоток электрических машин и аппаратов. Широко применяют также в качестве проводников алюминий и железо.

Сопротивление проводника можно определить по формуле:

где r — сопротивление проводника в омах; ρ — удельное сопротивление проводника; l — длина проводника в м; S — сечение проводника в мм 2 .

Пример 1. Определить сопротивление 200 м железной проволоки сечением 5 мм 2 .

Пример 2. Вычислить сопротивление 2 км алюминиевой проволоки сечением 2,5 мм 2 .

Из формулы сопротивления легко можно определить длину, удельное сопротивление и сечение проводника.

Пример 3. Для радиоприемника необходимо намотать сопротивление в 30 Ом из никелиновой проволоки сечением 0,21 мм 2 . Определить необходимую длину проволоки.

Пример 4. Определить сечение 20 м нихромовой проволоки, если сопротивление ее равно 25 Ом.

Пример 5. Проволока сечением 0,5 мм 2 и длиной 40 м имеет сопротивление 16 Ом. Определить материал проволоки.

Материал проводника характеризует его удельное сопротивление.

По таблице удельных сопротивлений находим, что таким сопротивлением обладает свинец.

Выше было указано, что сопротивление проводников зависит от температуры. Проделаем следующий опыт. Намотаем в виде спирали несколько метров тонкой металлической проволоки и включим эту спираль в цепь аккумулятора. Для измерения тока в цепь включаем амперметр. При нагревании спирали в пламени горелки можно заметить, что показания амперметра будут уменьшаться. Это показывает, что с нагревом сопротивление металлической проволоки увеличивается.

У некоторых металлов при нагревании на 100° сопротивление увеличивается на 40 — 50 %. Имеются сплавы, которые незначительно меняют свое сопротивление с нагревом. Некоторые специальные сплавы практически не меняют сопротивления при изменении температуры. Сопротивление металлических проводников при повышении температуры увеличивается, сопротивление электролитов (жидких проводников), угля и некоторых твердых веществ, наоборот, уменьшается.

Способность металлов менять свое сопротивление с изменением температуры используется для устройства термометров сопротивления. Такой термометр представляет собой платиновую проволоку, намотанную на слюдяной каркас. Помещая термометр, например, в печь и измеряя сопротивление платиновой проволоки до и после нагрева, можно определить температуру в печи.

Если при температуре t сопротивление проводника равно r, а при температуре t равно rt, то температурный коэффициент сопротивления

Примечание. Расчет по этой формуле можно производить лишь в определенном интервале температур (примерно до 200°C).

Приводим значения температурного коэффициента сопротивления α для некоторых металлов (таблица 2).

Сплавы

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

Чаще всего в качестве повышающей прочность меди добавки используется Cd (0.9 %). В результате получается кадмиевая бронза. Ее проводимость составляет 90 % от проводимости меди. Иногда вместо кадмия в качестве добавки используют также алюминий. Проводимость этого металла составляет 65 % от этого же показателя меди. Для повышения прочности проводов в виде добавки могут применяться и другие материалы и вещества — олово, фосфор, хром, бериллий. В результате получается бронза определенной марки. Соединение меди с цинком называется латунью.

Значения температурного коэффициента для некоторых металлов

Из формулы температурного коэффициента сопротивления определим rt:

Пример 6. Определить сопротивление железной проволоки, нагретой до 200°C, если сопротивление ее при 0°C было 100 Ом.

Пример 7. Термометр сопротивления, изготовленный из платиновой проволоки, в помещении с температурой 15°C имел сопротивление 20 Ом. Термометр поместили в печь и через некоторое время было измерено его сопротивление. Оно оказалось равным 29,6 Ом. Определить температуру в печи.

Электрическая проводимость

До сих пор мы рассматривали сопротивление проводника как препятствие, которое оказывает проводник электрическому току. Но все же ток по проводнику проходит. Следовательно, кроме сопротивления (препятствия), проводник обладает также способностью проводить электрический ток, то есть проводимостью.

Чем большим сопротивлением обладает проводник, тем меньшую он имеет проводимость, тем хуже он проводит электрический ток, и, наоборот, чем меньше сопротивление проводника, тем большей проводимостью он обладает, тем легче току пройти по проводнику. Поэтому сопротивление и проводимость проводника есть величины обратные.

Области использования

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

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

Материалы высокой проводимости

К наиболее широкораспрстраненным материалам высокой проводимости следует отнести медь и алюминий (Сверхпроводящие материалы, имеющие типичное сопротивление в 10 -20 раз ниже обычных проводящих материалов (металлов) рассматриваются в разделе Сверхпроводимость).

Преимущества меди, обеспечивающие ей широкое применение в качестве проводникового материала, следующие:

1. малое удельное сопротивление;
2. достаточно высокая механическая прочность;
3. удовлетворительная в большинстве случаев применения стойкость по отношению к коррозии;
4. хорошая обрабатываемость: медь прокатывается в листы, ленты и протягивается в проволоку, толщина которой может быть доведена до тысячных долей миллиметра;
5. относительная легкость пайки и сварки.

Медь получают чаще всего путем переработки сульфидных руд. После ряда плавок руды и обжигов с интенсивным дутьем медь, предназначенная для электротехнических целей, обязательно проходит процесс электролитической очистки.

В качестве проводникового материала чаще всего используется медь марок М1 и М0. Медь марки М1 содержит 99.9% Cu, а в общем количестве примесей (0.1%) кислорода должно быть не более 0,08%. Присутствие в меди кислорода ухудшает ее механические свойства. Лучшими механическими свойствами обладает медь марки М0, в которой содержится не более 0.05% примесей, в том числе не свыше 0.02% кислорода.

Медь является сравнительно дорогим и дефицитным материалом, поэтому она все шире заменяется другими металлами, особенно алюминием.

В отдельных случаях применяются сплавы меди с оловом, кремнием, фосфором, бериллием, хромом, магнием, кадмием. Такие сплавы, носящие название бронз, при правильно подобранном составе имеют значительно более высокие механические свойства, чем чистая медь.

Алюминий

Алюминий является вторым по значению после меди проводниковым материалом. Это важнейший представитель так называемых легких металлов: плотность литого алюминия около 2.6, а прокатанного — 2.7 Мг/м 3 . Т.о., алюминий примерно в 3.5 раза легче меди. Температурный коэффициент расширения, удельная теплоемкость и теплота плавления алюминия больше, чем меди. Вследствие высоких значений удельной теплоемкости и теплоты плавления для нагрева алюминия до температуры плавления и перевода в расплавленное состояние требуется большая затрата тепла, чем для нагрева и расплавления такого же количества меди, хотя температура плавления алюминия ниже, чем меди.

Алюминий обладает пониженными по сравнению с медью свойствами — как механическими, так и электрическими. При одинаковом сечении и длине электрическое сопротивление алюминиевого провода в 1.63 раза больше, чем медного. Весьма важно, что алюминий менее дефицитен, чем медь.

Для электротехнических целей используют алюминий, содержащий не более 0. 5% примесей, марки А1. Еще более чистый алюминий марки АВ00 (не более 0.03% примесей) применяют для изготовления алюминиевой фольги, электродов и корпусов электролитических конденсаторов. Алюминий наивысшей чистоты АВ0000 имеет содержание примесей не более 0ю004%. Добавки Ni, Si, Zn или Fe при содержании их 0.5% снижают γ отожженного алюминия не более, чем на 2-3%. Более заметное действие оказывают примеси Cu, Ag и Mg, при том же массовом содержании снижающие γ алюминия на 5-10%. Очень сильно снижают электропроводность алюминия Ti и Mn.

Алюминий весьма активно окисляется и покрывается тонкой оксидной пленкой с большим электрическим сопротивлением. Эта пленка предохраняет металл от дальнейшей коррозии.

Алюминиевые сплавы обладают повышенной механической прочностью. Примером такого сплава является альдрей, содержащий 0.3-0.5% Mg, 0.4-0.7% Si и 0.2-0.3% Fe. В альдрее образуется соединение Mg2Si, которое сообщает высокие механические свойства сплаву.

Железо и сталь

Железо (сталь) как наиболее дешевый и доступный металл, обладающий к тому же высокой механической прочностью, представляет большой интерес для использования в качестве проводникового материала. Однако даже чистое железо имеет значительно более высокое сравнительно с медью и алюминием удельное сопротивление; ρ стали, т.е. железа с примесью углерода и других элементов, еще выше. Обычная сталь обладает малой стойкостью коррозии: даже при нормальной температуре, особенно в условиях повышенной влажности, она быстро ржавеет; при повышении температуры скорость коррозии резко возрастает. Поэтому поверхность стальных проводов должна быть защищена слоем более стойкого материала. Обычно для этой цели применяют покрытие цинком.

В ряде случаев для уменьшения расхода цветных металлов применяют так называемый биметалл. Это сталь, покрытая снаружи слоем меди, причем оба металла соединены друг с другом прочно и непрерывно.

Натрий

Весьма перспективным проводниковым материалом является металлический натрий. Натрий может быть получен электролизом расплавленного хлористого натрия NaCl в практически неограниченных количествах. Из сравнения свойств натрия со свойствами других проводниковых металлов видно, что удельное сопротивление натрия примерно в 2. 8 раза больше ρ меди и в 1.7 раз больше ρ алюминия, но благодаря чрезвычайно малой плотности натрия (плотность его почти в 9 раз меньше плотности меди), провод из натрия при данной проводимости на единицу длины должен быть значительно легче, чем провод из любого другого металла. Однако натрий чрезвычайно активен химически (он интенсивно окисляется на воздухе, бурно реагирует с водой), почему натриевый провод должен быть защищен герметизирующей оболочкой. Оболочка должна придавать проводу необходимую механическую прочность, так как натрий весьма мягок и имеет малый предел прочности при деформациях.

Литература по удельному сопротивлению проводников

1. Кузнецов М. И., «Основы электротехники» – 9-е издание, исправленное – Москва: Высшая школа, 1964 – 560с.
2. Бачелис Д. С., Белоруссов Н. И., Саакян А. Е. Электрические кабели, провода и шнуры. Справочник. — М.: Энергия, 1971.
3. Гершун А. Л. Кабель // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп. ). — СПб., 1890—1907.
4. Р. Лакерник, Д. Шарле. От меди к стеклу // Наука и жизнь. — 1986. — Вып. 08. — С. 50—54, 2-3 стр. цветной вкладки.

л

Такая же мысля у всей ростовщической глобалистской шайки, включая придурка Грефа.

Так, то оно, так. Но, не совсем. Ибо: (постарайтесь понять, а не обижаться)

Горькая истина заключается в том, что людская толпа — это сборище умственно ущербных. Если бы было по-другому, то обществом бы не правили подонки. Умные люди никогда такого не допустили бы, а если случайно допустили, то нашли бы способ исправить.

Страшная истина заключается в том, что людской толпой управляет нелюдь, которая также умственно ущербна. Умственная ущербность, слепота власти ведет мир людей к тотальной гибели, ибо люди, даже те, кто мнит себя очень умными, типа спецов, разрабатывающих системы искусственного интеллекта, технологии цифровизации, не понимают, что создают необоримую удавку, мышеловку для всего человечества.

Как только ИИ возьмет власть, он тут же отправит своих создателей, как конкурентов, в утиль. Первыми жертвами будут его радетели типа грефа, путина, гейтса и иже с ними, то есть власть, так как именно от них будет исходить главная опасность для его планетарной власти. Толпе будет позволено существовать, пока ее не заменят роботы. А потом всем Холокост. Не лживый еврейский, а реальное всесожжение рода человеческого.

Если кто пораскинет своими обезьяньими мозгами, то поймёт, что эволюция — есть синоним геноцида: новое заменяет, то есть ликвидирует старое. Обезьяны породили неандертальцев. Неандертальцы съели обезьян и породили людей. Люди вытеснили обезьян, включая и умных неандертальцев, и породили ИИ. ИИ ликвидирует людей.

Удельное электрическое сопротивление платины. Удельное электрическое сопротивление и проводимость

Для каждого проводника существует понятие удельного сопротивления. Эта величина состоит из Омов, умножаемых на квадратный миллиметр, далее, делимое на один метр. Иными словами, это сопротивление проводника, длина которого составляет 1 метр, а сечение — 1 мм 2 . То же самое представляет собой и удельное сопротивление меди — уникального металла, получившего широкое распространение в электротехнике и энергетике.

Свойства меди

Благодаря своим свойствам этот металл одним из первых начал применяться в области электричества. Прежде всего, медь является ковким и пластичным материалом с отличными свойствами электропроводимости. До сих пор в энергетике нет равноценной замены этому проводнику.

Особенно ценятся свойства специальной электролитической меди, обладающей высокой чистотой. Этот материал позволил выпускать провода с минимальной толщиной в 10 микрон.

Кроме высокой электропроводности, медь очень хорошо поддается лужению и другим видам обработки.

Медь и ее удельное сопротивление

Любой проводник оказывает сопротивление, если через него пропустить электрический ток. Значение зависит от длины проводника и его сечения, а также от действия определенных температур. Поэтому, удельное сопротивление проводников зависит не только от самого материала, но и от его определенной длины и площади поперечного сечения. Чем легче материал пропускает через себя заряд, тем ниже его сопротивление. Для меди, показатель удельного сопротивления составляет 0,0171 Ом х 1 мм 2 /1 м и лишь немного уступает серебру. Однако, использование серебра в промышленных масштабах экономически невыгодно, поэтому, медь является лучшим проводником, используемым в энергетике.

Удельное сопротивление меди связано и с ее высокой проводимостью. Эти величины прямо противоположны между собой. Свойства меди, как проводника, зависят и от температурного коэффициента сопротивления. Особенно, это касается сопротивление, на которое оказывает влияние температура проводника.

Таким образом, благодаря своим свойствам, медь получила широкое распространение не только в качестве проводника . Этот металл используется в большинстве приборов, устройств и агрегатов, функционирование которых связано с электрическим током.

Удельное сопротивление
металлов является мерой их свойства противодействовать прохождению электрического тока. Эта величина выражается в Ом-метр (Ом⋅м). Символ, обозначающий удельное сопротивление, является греческая буква ρ (ро). Высокое удельное сопротивление означает, что материал плохо проводит электрический заряд.

Удельное сопротивление

Удельное электрическое сопротивление определяется как отношение между напряженностью электрического поля внутри металла к плотности тока в нем:

где:
ρ — удельное сопротивление металла (Ом⋅м),
Е — напряженность электрического поля (В/м),
J — величина плотности электрического тока в металле (А/м2)

Если напряженность электрического поля (Е) в металле очень большая, а плотность тока (J) очень маленькая, это означает, что металл имеет высокое удельное сопротивление.

Обратной величиной удельного сопротивления является удельная электропроводность, указывающая, насколько хорошо материал проводит электрический ток:

σ — проводимость материала, выраженная в сименс на метр (См/м).

Электрическое сопротивление

Электрическое сопротивление, одно из составляющих , выражается в омах (Ом). Следует заметить, что электрическое сопротивление и удельное сопротивление — это не одно и то же. Удельное сопротивление является свойством материала, в то время как электрическое сопротивление — это свойство объекта.

Электрическое сопротивление резистора определяется сочетанием формы и удельным сопротивлением материала, из которого он сделан.

Например, проволочный , изготовленный из длинной и тонкой проволоки имеет большее сопротивление, нежели резистор, сделанный из короткой и толстой проволоки того же металла.

В тоже время проволочный резистор, изготовленный из материала с высоким удельным сопротивлением, обладает большим электрическим сопротивлением, чем резистор, сделанный из материала с низким удельным сопротивлением. И все это не смотря на то, что оба резистора сделаны из проволоки одинаковой длины и диаметра.

В качестве наглядности можно провести аналогию с гидравлической системой, где вода прокачивается через трубы.

• Чем длиннее и тоньше труба, тем больше будет оказано сопротивление воде.
• Труба, заполненная песком, будет больше оказывать сопротивление воде, нежели труба без песка

Сопротивление провода

Величина сопротивления провода зависит от трех параметров: удельного сопротивления металла, длины и диаметра самого провода. Формула для расчета сопротивления провода:

Где:
R — сопротивление провода (Ом)
ρ — удельное сопротивление металла (Ом.m)
L — длина провода (м)
А — площадь поперечного сечения провода (м2)

В качестве примера рассмотрим проволочный резистор из нихрома с удельным сопротивлением 1.10×10-6 Ом.м. Проволока имеет длину 1500 мм и диаметр 0,5 мм. На основе этих трех параметров рассчитаем сопротивление провода из нихрома:

R=1,1*10 -6 *(1,5/0,000000196) = 8,4 Ом

Нихром и константан часто используют в качестве материала для сопротивлений. Ниже в таблице вы можете посмотреть удельное сопротивление некоторых наиболее часто используемых металлов.

Поверхностное сопротивление

Величина поверхностного сопротивления рассчитывается таким же образом, как и сопротивление провода. В данном случае площадь сечения можно представить в виде произведения w и t:

Для некоторых материалов, таких как тонкие пленки, соотношение между удельным сопротивлением и толщиной пленки называется поверхностное сопротивление слоя RS:

где RS измеряется в омах. При данном расчете толщина пленки должна быть постоянной.

Часто производители резисторов для увеличения сопротивления вырезают в пленке дорожки, чтобы увеличить путь для электрического тока.

Свойства резистивных материалов

Удельное сопротивление металла зависит от температуры. Их значения приводится, как правило, для комнатной температуры (20°С). Изменение удельного сопротивления в результате изменения температуры характеризуется температурным коэффициентом.

Например, в термисторах (терморезисторах) это свойство используется для измерения температуры. С другой стороны, в точной электронике, это довольно нежелательный эффект.
Металлопленочные резисторы имеют отличные свойства температурной стабильности. Это достигается не только за счет низкого удельного сопротивления материала, но и за счет механической конструкции самого резистора.

Много различных материалов и сплавов используются в производстве резисторов. Нихром (сплав никеля и хрома), из-за его высокого удельного сопротивления и устойчивости к окислению при высоких температурах, часто используют в качестве материала для изготовления проволочных резисторов. Недостатком его является то, что его невозможно паять. Константан, еще один популярный материал, легко паяется и имеет более низкий температурный коэффициент.

Вещества и материалы, способные проводить электрический ток, называют проводниками. Остальные относят к диэлектрикам. Но чистых диэлектриков не бывает, все они тоже проводят ток, но его величина очень мала.

Но и проводники по-разному проводят ток. Согласно формуле Георга Ома, ток, протекающий через проводник, линейно пропорционален величине приложенного к нему напряжения, и обратно пропорционален величине, называемой сопротивлением.

Единицу измерения сопротивления назвали Омом в честь ученого, открывшего эту зависимость. Но выяснилось, что проводники, изготовленные из разных материалов и имеющие одинаковые геометрические размеры, обладают разным электрическим сопротивлением. Чтобы определить сопротивление проводника известного длины и сечения, ввели понятие удельного сопротивления — коэффициента, зависящего от материала.

В итоге сопротивление проводника известной длины и сечения будет равно

Удельное сопротивление применимо не только к твердым материалам, но и к жидкостям. Но его величина зависит еще и от примесей или других компонентов в исходном материале. Чистая вода не проводит электрический ток, являясь диэлектриком. Но в природе дистиллированной воды не бывает, в ней всегда встречаются соли, бактерии и другие примеси. Этот коктейль – проводник электрического тока, обладающий удельным сопротивлением.

Внедряя в металлы различные добавки, получают новые материалы – сплавы
, удельное сопротивление которых отличается от того, что было у исходного материала, даже если добавка в него в процентном соотношении незначительна.

Зависимость удельного сопротивления от температуры

Удельные сопротивления материалов приводятся в справочниках для температуры, близкой к комнатной (20 °С). При увеличении температуры увеличивается сопротивление материала. Почему так происходит?

Электрического тока внутри материала проводят свободные электроны
. Они под действием электрического поля отрываются от своих атомов и перемещаются между ними в направлении, заданным этим полем. Атомы вещества образуют кристаллическую решетку, между узлами которой и движется поток электронов, называемый еще «электронным газом». Под действием температуры узлы решетки (атомы) колеблются. Сами электроны тоже движутся не по прямой, а по запутанной траектории. При этом они часто сталкиваются с атомами, изменяя траекторию движения. В некоторые моменты времени электроны могут двигаться в сторону, обратную направлению электрического тока.

С увеличением температуры амплитуда колебаний атомов увеличивается. Соударение электронов с ними происходит чаще, движение потока электронов замедляется. Физически это выражается в увеличении удельного сопротивления.

Примером использования зависимости удельного сопротивления от температуры служит работа лампы накаливания. Вольфрамовая спираль, из которой сделана нить накала, в момент включения имеет малое удельное сопротивление. Бросок тока в момент включения быстро ее разогревает, удельное сопротивление увеличивается, а ток – уменьшается, становясь номинальным.

Тот же процесс происходит и с нагревательными элементами из нихрома. Поэтому и рассчитать их рабочий режим, определив длину нихромовой проволоки известного сечения для создания требуемого сопротивления, не получается. Для расчетов нужно удельное сопротивление нагретой проволоки, а в справочниках приведены значения для комнатной температуры. Поэтому итоговую длину спирали из нихрома подгоняют экспериментально. Расчетами же определяют примерную длину, а при подгонке понемногу укорачивают нить участок за участком.

Температурный коэффициент сопротивления

Но не во всех устройствах наличие зависимости удельного сопротивления проводников от температуры приносит пользу. В измерительной технике изменение сопротивления элементов схемы приводит к появлению погрешности.

Для количественного определения зависимости сопротивления материала от температуры введено понятие температурного коэффициента сопротивления (ТКС)
. Он показывает, насколько изменяется сопротивление материала при изменении температуры на 1°С.

Для изготовления электронных компонентов – резисторов, используемых в схемах измерительной аппаратуры, применяются материалы с низким ТКС. Они стоят дороже, но зато параметры устройства не изменяются в широком диапазоне температур окружающей среды.

Но свойства материалов с высоким ТКС тоже используются. Работа некоторых датчиков температуры основана на изменении сопротивления материала, из которого изготовлен измерительный элемент. Для этого нужно поддерживать стабильное напряжение питания и измерять ток, проходящий через элемент. Откалибровав шкалу прибора, измеряющего ток, по образцовому термометру, получают электронный измеритель температуры. Этот принцип используется не только для измерений, но и для датчиков перегрева. Отключающих устройство при возникновении ненормальных режимов работы, приводящих к перегреву обмоток трансформаторов или силовых полупроводниковых элементов.

Используются в электротехнике и элементы, изменяющие свое сопротивление не от температуры окружающей среды, а от тока через них – терморезисторы
. Пример их использования – системы размагничивания электронно-лучевых трубок телевизоров и мониторов. При подаче напряжения сопротивление резистора минимально, ток через него проходит в катушку размагничивания. Но этот же ток нагревает материал терморезистора. Его сопротивление увеличивается, уменьшая ток и напряжение на катушке. И так – до полного его исчезновения. В итоге на катушку подается синусоидальное напряжение с плавно уменьшающейся амплитудой, создающее в ее пространстве такое же магнитное поле. Результат – к моменту разогрева нити накала трубки она уже размагничена. А схема управления остается в запертом состоянии, пока аппарат не выключат. Тогда терморезисторы остынут и будут готовы к работе снова.

Явление сверхпроводимости

А что будет, если температуру материала уменьшать? Удельное сопротивление будет уменьшаться. Есть предел, до которого уменьшается температура, называемый абсолютным нулем
. Это —273°С
. Ниже этого предела температур не бывает. При этом значении удельное сопротивление любого проводника равно нулю.

При абсолютном нуле атомы кристаллической решетки перестают колебаться. В итоге электронное облако движется между узлами решетки, не соударяясь с ними. Сопротивление материала становится равным нулю, что открывает возможности для получения бесконечно больших токов в проводниках небольших сечений.

Явление сверхпроводимости открывает новые горизонты для развития электротехники. Но пока еще существуют сложности, связанные с получением в бытовых условиях сверхнизких температур, необходимых для создания этого эффекта. Когда проблемы будут решены, электротехника перейдет на новый уровень развития.

Примеры использования значений удельного сопротивления при расчетах

Мы уже познакомились с принципами расчета длины нихромовой проволоки для изготовления нагревательного элемента. Но есть и другие ситуации, когда необходимы знания удельных сопротивлений материалов.

Для расчета контуров заземляющих устройств
используются коэффициенты, соответствующие типовым грунтам. Если же тип грунта в месте устройства контура заземления неизвестен, то для правильных расчетов предварительно измеряют его удельное сопротивление. Так результаты расчетов оказываются точнее, что исключает подгонку параметров контура при изготовлении: добавление числа электродов, приводящее к увеличению геометрических размеров заземляющего устройства.

Удельное сопротивление материалов, из которых изготовлены кабельные линии и шинопроводы, используется для расчетов их активного сопротивления. В дальнейшем при номинальном токе нагрузки с его помощью рассчитывается величина напряжения в конце линии
. Если его величина окажется недостаточной, то заблаговременно увеличивают сечения токопроводов.

На опыте установлено, что сопротивление R
металлического проводника прямо пропорционально его длине L
и обратно пропорционально площади его поперечного сечения А
:

R
= ρL/А


(26.4)

где коэффициент ρ
называется удельным сопротивлением и служит характеристикой вещества, из которого изготовлен проводник. Это соответствует здравому смыслу: сопротивление толстого провода должно быть меньше, чем тонкого, поскольку в толстом проводе электроны могут перемещаться по большей площади. И можно ожидать роста сопротивления с увеличением длины проводника, так как увеличивается количество препятствий на пути потока электронов.

Типичные значения ρ
для разных материалов приведены в первом столбце табл. 26.2. (Реальные значения зависят от чистоты вещества, термической обработки, температуры и других факторов.)

Таблица 26.2. Удельное сопротивление и температурный коэффициент сопротивления (ТКС) (при 20 °С)
Вещество	ρ ,Ом·м	ТКС α ,°C -1
Проводники
Серебро	1,59·10 -8	0,0061
Медь	1,68·10 -8	0,0068
Алюминий	2,65·10 -8	0,00429
Вольфрам	5,6·10 -8	0,0045
Железо	9,71·10 -8	0,00651
Платина	10,6·10 -8	0,003927
Ртуть	98·10 -8	0,0009
Нихром (сплав Ni, Fe, Сг)	100·10 -8	0,0004
Полупроводники 1)
Углерод (графит)	(3-60)·10 -5	-0,0005
Германий	(1-500)·10 -5	-0,05
Кремний	0,1 — 60	-0,07
Диэлектрики
Стекло	10 9 — 10 12
Резина твердая	10 13 — 10 15
1) Реальные значения сильно зависят от наличия даже малого количества примесей.

Самым низким удельным сопротивлением обладает серебро, которое оказывается, таким образом, наилучшим проводником; однако оно дорого. Немногим уступает серебру медь; ясно, почему провода чаще всего изготовляют из меди.

Удельное сопротивление алюминия выше, чем у меди, однако он имеет гораздо меньшую плотность, и в некоторых случаях ему отдают предпочтение (например, в линиях электропередач), поскольку сопротивление проводов из алюминия той же массы оказывается меньше, чем у медных. Часто пользуются величиной, обратной удельному сопротивлению:

σ
= 1/ρ
(26.5)

σ
называемой удельной проводимостью. Удельная проводимость измеряется в единицах (Ом·м) -1 .

Удельное сопротивление вещества зависит от температуры. Как правило, сопротивление металлов возрастает с температурой. Этому не следует удивляться: с повышением температуры атомы движутся быстрее, их расположение становится менее упорядоченным, и можно ожидать, что они будут сильнее мешать движению потока электронов. В узких диапазонах изменения температуры удельное сопротивление металла увеличивается с температурой практически линейно:

где ρ T

— удельное сопротивление при температуре Т
, ρ
0 — удельное сопротивление при стандартной температуре Т
0 , а α
— температурный коэффициент сопротивления (ТКС). Значения а приведены в табл. 26.2. Заметим, что у полупроводников ТКС может быть отрицательным. Это очевидно, поскольку с ростом температуры увеличивается число свободных электронов и они улучшают проводящие свойства вещества. Таким образом, сопротивление полупроводника с повышением температуры может уменьшаться (хотя и не всегда).

Значения а зависят от температуры, поэтому следует обращать внимание на диапазон температур, в пределах которого справедливо данное значение (например, по справочнику физических величин). Если диапазон изменения температуры окажется широким, то линейность будет нарушаться, и вместо (26.6) надо использовать выражение, содержащее члены, которые зависят от второй и третьей степеней температуры:

ρ T

= ρ

0 (1+αТ
+ + βТ
2 + γТ
3),

где коэффициенты β
и γ
обычно очень малы (мы положили Т
0 = 0°С), но при больших Т
вклад этих членов становится существенным.

При очень низких температурах удельное сопротивление некоторых металлов, а также сплавов и соединений падает в пределах точности современных измерений до нуля. Это свойство называют сверхпроводимостью; впервые его наблюдал нидерландский физик Гейке Камер-линг-Оннес (1853-1926) в 1911 г. при охлаждении ртути ниже 4,2 К. При этой температуре электрическое сопротивление ртути внезапно падало до нуля.

Сверхпроводники переходят в сверхпроводящее состояние ниже температуры перехода, составляющей обычно несколько градусов Кельвина (чуть выше абсолютного нуля). Наблюдался электрический ток в сверхпроводящем кольце, который практически не ослабевал в отсутствие напряжения в течение нескольких лет.

В последние годы сверхпроводимость интенсивно исследуется с целью выяснить ее механизм и найти материалы, обладающие сверхпроводимостью при более высоких температурах, чтобы уменьшить стоимость и неудобства, обусловленные необходимостью охлаждения до очень низких температур. Первую успешную теорию сверхпроводимости создали Бардин, Купер и Шриффер в 1957 г. Сверхпроводники уже используются в больших магнитах, где магнитное поле создается электрическим током (см. гл. 28), что значительно снижает расход электроэнергии. Разумеется, для поддержания сверхпроводника при низкой температуре тоже затрачивается энергия.

Замечания и предложения принимаются и приветствуются!

Одним из самых распространённых металлов для изготовления проводов является медь. Её электросопротивление минимальное из доступных по цене металлов. Оно меньше только у драгоценных металлов (серебра и золота) и зависит от разных факторов.

Что такое электрический ток

На разных полюсах аккумулятора или другого источника тока есть разноимённые носители электрического заряда. Если их соединить с проводником, носители заряда начинают движение от одного полюса источника напряжения к другому. Этими носителями в жидкости являются ионы, а в металлах – свободные электроны.

Определение.
Электрический ток – это направленное движение заряженных частиц.

Удельное сопротивление

Удельное электрическое сопротивление – это величина, определяющая электросопротивление эталонного образца материала. Для обозначения этой величины используется греческая буква «р». Формула для расчета:

p=(R*S)/l
.

Эта величина измеряется в Ом*м. Найти её можно в справочниках, в таблицах удельного сопротивления или в сети интернет.

Свободные электроны по металлу двигаются внутри кристаллической решётки. На сопротивление этому движению и удельное сопротивление проводника влияют три фактора:

• Материал. У разных металлов различная плотность атомов и количество свободных электронов;
• Примеси. В чистых металлах кристаллическая решётка более упорядоченная, поэтому сопротивление ниже, чем в сплавах;
• Температура. Атомы не находятся на своих местах неподвижно, а колеблются. Чем выше температура, тем больше амплитуда колебаний, создающая помехи движению электронов, и выше сопротивление.

На следующем рисунке можно увидеть таблицу удельного сопротивления металлов.

Интересно.
Есть сплавы, электросопротивление которых падает при нагреве или не меняется.

Проводимость и электросопротивление

Так как размеры кабелей измеряются в метрах (длина) и мм² (сечение), то удельное электрическое сопротивление имеет размерность Ом·мм²/м. Зная размеры кабеля, его сопротивление рассчитывается по формуле:

R=(p*l
)/S.

Кроме электросопротивления, в некоторых формулах используется понятие «проводимость». Это величина, обратная сопротивлению. Обозначается она «g» и рассчитывается по формуле:

Проводимость жидкостей

Проводимость жидкостей отличается от проводимости металлов. Носителями зарядов в них являются ионы. Их количество и электропроводность растут при нагревании, поэтому мощность электродного котла растёт при нагреве от 20 до 100 градусов в несколько раз.

Интересно.
Дистиллированная вода является изолятором. Проводимость ей придают растворенные примеси.

Электросопротивление проводов

Самые распространенные металлы для изготовления проводов – медь и алюминий. Сопротивление алюминия выше, но он дешевле меди. Удельное сопротивление меди ниже, поэтому сечение проводов можно выбрать меньше. Кроме того, она прочнее, и из этого металла изготавливаются гибкие многожильные провода.

В следующей таблице показывается удельное электросопротивление металлов при 20 градусах. Для того чтобы определить его при других температурах, значение из таблицы необходимо умножить на поправочный коэффициент, различный для каждого металла. Узнать этот коэффициент можно из соответствующих справочников или при помощи онлайн-калькулятора.

Выбор сечения кабеля

Поскольку у провода есть сопротивление, при прохождении по нему электрического тока выделяется тепло, и происходит падение напряжения. Оба этих фактора необходимо учитывать при выборе сечения кабелей.

Выбор по допустимому нагреву

При протекании тока в проводе выделяется энергия. Её количество можно рассчитать по формуле электрической мощности:

В медном проводе сечением 2,5мм² и длиной 10 метров R=10*0.0074=0.074Ом. При токе 30А Р=30²*0,074=66Вт.

Эта мощность нагревает токопроводящую жилу и сам кабель. Температура, до которой он нагревается, зависит от условий прокладки, числа жил в кабеле и других факторов, а допустимая температура – от материала изоляции. Медь обладает большей проводимостью, поэтому меньше выделяемая мощность и необходимое сечение. Определяется оно по специальным таблицам или при помощи онлайн-калькулятора.

Допустимые потери напряжения

Кроме нагрева, при прохождении электрического тока по проводам происходит уменьшение напряжения возле нагрузки. Эту величину можно рассчитать по закону Ома:

Справка.
По нормам ПУЭ оно должно составлять не более 5% или в сети 220В – не больше 11В.

Поэтому, чем длиннее кабель, тем больше должно быть его сечение. Определить его можно по таблицам или при помощи онлайн-калькулятора. В отличие от выбора сечения по допустимому нагреву, потери напряжения не зависят от условий прокладки и материала изоляции.

В сети 220В напряжение подаётся по двум проводам: фазному и нулевому, поэтому расчёт производится по двойной длине кабеля. В кабеле из предыдущего примера оно составит U=I*R=30A*2*0.074Ом=4,44В. Это немного, но при длине 25 метров получается 11,1В – предельно допустимая величина, придётся увеличивать сечение.

Электросопротивление других металлов

Кроме меди и алюминия, в электротехнике используются другие металлы и сплавы:

• Железо. Удельное сопротивление стали выше, но она прочнее, чем медь и алюминий. Стальные жилы вплетаются в кабеля, предназначенные для прокладки по воздуху. Сопротивление железа слишком велико для передачи электроэнергии, поэтому при расчёте сечения жилы не учитываются. Кроме того, оно более тугоплавкое, и из него изготавливаются вывода для подключения нагревателей в электропечах большой мощности;
• Нихром (сплав никеля и хрома) и фехраль (железо, хром и алюминий). Они обладают низкой проводимостью и тугоплавкостью. Из этих сплавов изготавливаются проволочные резисторы и нагреватели;
• Вольфрам. Его электросопротивление велико, но это тугоплавкий металл (3422 °C). Из него изготавливаются нити накала в электролампах и электроды для аргонно-дуговой сварки;
• Константан и манганин (медь, никель и марганец). Удельное сопротивление этих проводников не меняется при изменениях температуры. Применяются в претензионных приборах для изготовления резисторов;
• Драгоценные металлы – золото и серебро. Обладают самой высокой удельной проводимостью, но из-за большой цены их применение ограничено.

Индуктивное сопротивление

Формулы для расчёта проводимости проводов справедливы только в сети постоянного тока или в прямых проводниках при низкой частоте. В катушках и в высокочастотных сетях появляется индуктивное сопротивление, во много раз превышающее обычное. Кроме того, ток высокой частоты распространяется только по поверхности провода. Поэтому его иногда покрывают тонким слоем серебра или используют литцендрат.

СВОЙСТВА МЕДИ

МЕДЬ и МЕДНЫЙ ПРОКАТ

 Марки и химический состав технической меди

        Марки меди и их химический состав  определен в ГОСТ 859-2001. Сокращенная информация о марках меди приведена ниже (указано минимальное содержание меди и предельное содержание только двух примесей – кислорода и фосфора):

Марка	Медь	О2	P	Способ получения, основные примеси
М00к	99.98	0.01	—	Медные катоды:продукт электролитического  рафинирования, заключительная стадия переработки медной руды.
М0к	99.97	0.015	0.001
М1к	99.95	0.02	0.002
М2к	99.93	0.03	0.002
М00	99.99	0.001	0.0003	Переплавка катодов в вакууме, инертной или восстановительной атмосфере.Уменьшает содержание кислорода.
М0	99.97	0.001	0.002
М1	99.95	0.003	0.002
М00	99. 96	0.03	0.0005	Переплавка катодов в обычной атмосфере.Повышенное содержание кислорода. Отсутствие фосфора
М0	99.93	0.04	—
М1	99.9	0.05	—
М2	99.7	0.07	—	Переплавка  лома.Повышенное содержание кислорода, фосфора нет
М3	99.5	0.08	—
М1ф	99.9	—	0.012 — 0.04	Переплавка катодов и лома медис раскислением фосфором. Уменьшает содержание кислорода, но приводит к повышенному содержанию фосфора
М1р	99.9	0.01	0.002 — 0.01
М2р	99.7	0.01	0.005 — 0.06
М3р	99.5	0.01	0.005 — 0.06

    Первая группа марок относится к катодной меди, остальные — отражают химический состав различных медных полуфабрикатов (медные слитки, катанка и изделия из неё, прокат).

     Специфические особенности меди, присущие разным маркам, определяются не  содержанием меди (различия составляют не более 0.5%), а содержанием конкретных примесей (их количество может различаться в 10 – 50 раз). Часто используют классификацию марок меди по содержанию кислорода:

—  бескислородная медь (М00 , М0 и М1 ) с содержанием кислорода до 0. 001%.

—  рафинированная медь (М1ф, М1р, М2р, М3р) с содержанием кислорода до 0.01%,   но с

   повышенным содержанием фосфора.

— медь высокой чистоты (М00, М0, М1) с содержанием кислорода 0.03-0.05%.

— медь общего назначения (М2, М3) с содержанием кислорода до 0.08%.

      Примерное соответствие марок меди, выпускаемой по разным стандартам, приведено ниже:

      Разные марки меди имеют  различное применение, а отличия в условиях их производства определяют существенные различия в цене.

     Для производства кабельно-проводниковой продукции катоды переплавляют по технологии, которая исключает насыщение меди кислородом при изготовлении продукции. Поэтому медь в таких изделях соответствует маркам  М00, М0 , М1 .

      Требованиям большинства технических задач удовлетворяют относительно дешевые марки М2 и М3. Это определяет массовое производство основных видов медного проката из М2 и М3.

Прокат из марок М1, М1ф, М1р, М2р, М3р производится в основном для конкретных потребителей и стоит намного дороже.

Физические свойства меди

      Главное свойство меди, которое определяет её преимущественное использование – очень высокая электропроводность (или низкое удельное электросопротивление). Такие примеси как фосфор, железо, мышьяк, сурьма, олово, существенно ухудшают её электропроводность. На величину электропроводности существенное влияние оказывает способ получения полуфабриката и его механическое состояние. Это иллюстрируется приведенной ниже таблицей:

 Удельное электрическое сопротивление меди для различных полуфабрикатов разных марок (гарантированные значения) при 20^оС.

     Различия в сопротивлении катанки марок М00, М0 и М1, обусловлены разным количеством примесей и составляют около 1%. В то же время различия в сопротивлении, обусловленные разным механическим состоянием, достигают 2 – 3%. Удельное сопротивление изделий из меди маркиМ2 примерно 0.020 мкОм*м.

       Второе важнейшее свойство меди — очень высокая теплопроводность.

     Примеси и легирующие добавки уменьшают электро- и теплопроводность меди, поэтому сплавы на медной основе значительно уступают меди по этим показателям. Значения параметров основных физических свойств меди в сравнении с другими металлами приведены в таблице (данные приведены в двух разных системах единиц измерения):

      По электро- и теплопроводности медь незначительно уступает только серебру.

 Влияние примесей  и  особенности  свойств  меди  различных  марок 

      Отличия в свойствах меди разных марок связаны с влиянием примесей на базовые свойства меди.   О влиянии примесей на физические свойства (тепло- и электропроводность) говорилось выше. Рассмотрим их влияние на другие группы свойств.

      Влияние на механические свойства.

      Железо, кислород, висмут, свинец, сурьма ухудшают пластичность. Примеси, малорастворимые в меди (свинец, висмут, кислород, сера), приводят к хрупкости при высоких температурах.

     Температура рекристаллизации меди для разных марок составляет  150-240^оС. Чем больше примесей, тем выше эта температура. Существенное увеличение температуры рекристаллизации меди дает серебро, цирконий. Например введение 0.05% Ag увеличивает температуру рекристаллизации вдвое, что проявляется в увеличении температуры размягчения и уменьшении ползучести при высоких температурах, причем без потери тепло- и электропроводности.

      Влияние на технологические свойства.

      К технологическим свойствам относятся 1) способность к обработке давлением при низких и высоких температурах, 2) паяемость и свариваемость изделий. 

      Примеси, особенно легкоплавкие,  формируют зоны хрупкости при высоких температурах, что затрудняет горячую обработку давлением.  Однако уровень примесей в марках М1 и М2 обеспечивают необходимую технологическую пластичность.

      При холодном деформировании влияние примесей заметно проявляется при производстве проволоки. При одинаковом пределе прочности на разрыв ( ?_в =16 кгс/мм² ) катанки из марок М00, М0 и М1 имеют разное относительное удлинение ? (38%, 35% и 30% соответственно). Поэтому катанка класса А (ей соответствует марка М00) более технологична при производстве проволоки, особенно малых диаметров. Использование бескислородной меди для производства проводников тока обусловлено не столько величиной электропроводности, сколько технологическим фактором.

     Процессы сварки и пайки существенно затрудняются при  увеличении  содержания кислорода, а также свинца и висмута.

     Влияние кислорода и водорода на эксплуатационные свойства.

     При обычных условиях эксплуатационные  свойства меди (прежде всего долговечность эксплуатации) практически одинаковы для разных марок. В то же время при высоких температурах  может проявиться вредное влияние кислорода, содержащегося в меди. Эта возможность обычно реализуется при нагреве меди в среде, содержащей водород.

     Кислород изначально содержится в меди марок  М0, М1, М2, М3. Кроме этого, если бескислородную медь отжечь на воздухе при высоких температурах, то вследствие диффузии кислорода поверхностный слой изделия станет кислородсодержащим.   Кислород в меди присутствует в виде закиси меди,  которая локализуется по границам зерен.

    Кроме кислорода в меди может присутствовать водород. Водород попадает в медь в процессе электролиза или при отжиге в атмосфере, содержащей водяной пар. Водяной пар всегда присутствует в воздухе. При высокой температуре он разлагается с образованием водорода, который легко диффундирует в медь.

     В бескислородной меди атомы водорода располагаются в междоузлиях кристаллической решетки и особо не сказываются на свойствах металла.

      В кислородсодержащей меди при высоких температурах водород   взаимодействует с закисью меди. При этом  в толще меди образуется водяной пар  высокого давления, что приводит к вздутиям, разрывам и трещинам.      Это явление известно как «водородная болезнь» или «водородное охрупчивание». Оно проявляется при эксплуатации медного изделия при температурах свыше 200^оС в атмосфере, содержащей водород или водяной пар.

     Степень охрупчивания  тем сильнее, чем больше содержание кислорода в меди и  выше температура эксплуатации. При 200^оС  срок службы составляет  1.5 года, при 400^оС — 70 часов.

Особенно сильно оно проявляется в изделиях малой толщины (трубки, ленты).

     При нагреве в вакууме изначально содержащийся в меди водород взаимодействует с закисью меди и также ведет к охрупчиванию изделия и ухудшению вакуума. Поэтому изделия, которые эксплуатируются при высокой температуре,  производятся из бескислородных (рафинированных) марок меди М1р, М2р, М3р.

Механические свойства медного  проката    

      Большая часть медного проката, поступающего в свободную продажу, производится из марки М2. Прокат из марки М1 производится в основном под заказ, кроме того он примерно на 20% дороже. 

      Холоднодеформированный прокат – это тянутые (прутки, проволока, трубы) и холоднокатаные (листы, лента, фольга) изделия. Он   выпускается в твердом, полутвердом и мягком (отожженном) состояниях. Такой прокат маркируется буквой «Д», а состояния поставки буквами Т, П или М.

      Горячедеформированный прокат – результат прессования (прутки, трубы) или горячей прокатки (листы, плиты) при температурах выше температуры рекристаллизации. Такой прокат маркируется буквой «Г». По механическим свойствам горячедеформированный прокат близок (но не идентичен) к холоднодеформированному прокату в мягком состоянии.

       Высокий предел прочности на сжатие (55 — 65 кгс/мм²) в сочетании с высокой пластичностью определяет широкое использование меди  в качестве прокладок в уплотнениях неподвижных соединений с температурой эксплуатации до 250^оС  (давление 35  Кгс\см²  для пара и 100 Кгс\см²  для воды).

     Медь широко используется в технике низких температур, вплоть до гелиевых. При низких температурах она сохраняет показатели прочности, пластичности и вязкости, характерные для комнатной температуры. Наиболее часто используемое свойство меди в криогенной технике – её высокая теплопроводность. При криогенных температурах теплопроводность марок М1 и М2становится существенной, поэтому в криогенной технике применение марки М1 становится принципиальным.

     Медные прутки выпускаются прессованными (20 – 180 мм) и холоднодеформированными,  в твердом, полутвердом и мягком состояниях (диаметр 3 — 50 мм)  по ГОСТ 1535-2006.

     Плоский медный прокат общего назначения выпускается в виде фольги, ленты, листов и плит по ГОСТ 1173-2006:

Фольга медная – холоднокатаная: 0.05 – 0.1 мм (выпускается только в твердом состоянии)

Ленты медные  — холоднокатаные: 0.1 – 6 мм.

Листы медные —  холоднокатаные: 0. 2 – 12 мм

                           — горячекатаные:    3 – 25 мм (механич. свойства регламентируются до 12 мм)

Плиты медные – горячекатаные:   свыше 25 мм (механические свойства не регламентируются)

     Горячекатаные и мягкие холоднокатаные медные листы и ленты выдерживают испытание на  изгиб  вокруг оправки диаметром равным толщине листа. При толщине до 5 мм они выдерживают изгиб до соприкосновения сторон, а при толщине 6 – 12 мм — до параллельности сторон. Холоднокатанные полутвердые листы и ленты выдерживают испытание на изгиб на 90 град.

Таким образом допустимый радиус  изгиба медных листов и лент равен толщине листа (ленты).    

     Глубина выдавливания лент и листов пуансоном радиусом 10 мм составляет не менее 7 мм для листов толщиной 0.1-0.14 мм и не менее 10 мм для листов толщиной 1-1.5 мм. По этому показателю (выдавливаемость) медь уступает латуням Л63 и Л68.  

     Медные трубы общего назначения изготавливаются  холоднодеформированными (в мягком, полутвердом и твердом состояниях) и прессованными (больших сечений) по ГОСТ 617-2006.

     Медные трубы используются не только  для технологических жидкостей, но и для питьевой воды. Медь инертна по отношению к хлору и озону, которые используются для очистки воды, ингибирует рост бактерий, при замерзании воды медные трубы деформируются без разрыва.  Медные трубы  для воды производятся по ГОСТ Р 52318-2005, для них ограничено содержание органических веществ на внутренней поверхности. Минимальные радиусы изгиба и допустимые давления для мягких медных труб приведены ниже:

Коррозионные свойства меди.

      При нормальных температурах медь устойчива в следующих средах:

— сухой воздух

— пресная вода (аммиак, сероводород, хлориды, кислоты ускоряют коррозию)

— в морской воде при небольших скоростях движения воды

— в неокислительных кислотах и растворах солей (в отсутствии кислорода)

— щелочные растворы (кроме аммиака и солей аммония)

— сухие газы-галогены

— органические кислоты, спирты, фенольные смолы

      Медь неустойчива в следующих средах:

— аммиак, хлористый аммоний

— окислительные минеральные кислоты и растворы кислых солей

      Коррозионные свойства меди в некоторых средах заметно ухудшаются с увеличением количества примесей.

      Контактная коррозия.

      Допускается контакт меди  с медными сплавами, свинцом, оловом во влажной атмосфере, пресной и морской воде. В то же время не допускается контакт с алюминием, цинком вследствие их быстрого разрушения.

  Свариваемость меди

    Высокая тепло- и электропроводность меди затрудняют её электросварку (точечную и роликовую). Особенно это касается массивных изделий. Тонкие детали можно сварить вольфрамовыми электродами. Детали толщиной более 2-х мм можно сваривать нейтральным ацетилено-кислородным пламенем. Надежный способ соединения медных изделий – пайка мягкими и твердыми припоями. Подробно о сварке меди см  www.weldingsite.com.ua

Медные сплавы 

      Техническая медь имеет низкую прочность и износоустойчивость, плохие литейные и антифрикционные свойства.  Этих недостатков лишены сплавы на медной основе — латуни и бронзы. Правда эти улучшения достигаются  за счет ухудшения тепло- и электропроводности.

       Имеются особые случаи, когда нужно сохранить высокую электро- или теплопроводность меди, но придать ей жаропрочность или износоустойчивость.

       При нагревании меди выше температуры  рекристаллизации происходит резкое снижение предела текучести и твердости.  Это затрудняет использование меди в электродах для контакной сварки. Поэтому, для этой цели используют специальные медные сплавы с  хромом, цирконием, никелем, кадмием (БрХ, БрХЦр, БрКН, БрКд). Электродные сплавы сохраняют  относительно высокую твердость и удовлетворительную электро- и теплопроводность  при температурах сварочного процесса (порядка 600С ).  

      Жаропрочность  достигается также легированием серебром. Такие сплавы (МС) имеют меньшую ползучесть при неизменной электро- и теплопроводности.

      Для использования в подвижных контактах (коллекторные пластины, контактный провод) применяют медь с небольшим уровнем легирования магнием или кадмием БрКд, БрМг. Они имеют повышенную износоустойчивость при высокой электропроводности.    

      Для кристаллизаторов используют медь с добавками железа или олова. Такие сплавы имеют высокую теплопроводность при повышенной износоустойчивости.

     Низколегированные марки меди по сути являются бронзами, но часто их относят к группе медного проката с соответствующей маркировкой (МС, МК, МЖ).

Повышенная электропроводность и механические свойства термостойкой мелкозернистой медной проволоки

10.

Higuera-Cobos, O.F. & Cabrera, J.M. Механическая, микроструктурная и электрическая эволюция технически чистой меди, обработанной равноканальной угловой экструзией. Матер. науч. англ. А 571 , 103–114 (2013).

КАС
Статья

Google Scholar

21.

Ву, Б., Чен, Б., Цзоу, З., Ляо, С. и Денг, В. Термическая стабильность сверхмелкозернистой чистой меди, полученной методом экструзии при больших деформациях. Металлы 8 , 381 (2018).

Артикул
КАС

Google Scholar

28.

Эндрюс П.В., Уэст М.Б. и Робсон С.Р. Влияние границ зерен на удельное электрическое сопротивление поликристаллической меди и алюминия. Филос. Маг. 19 , 887–898 (1969).

КАС
Статья

Google Scholar

40.

Li, J. et al. Локализация адиабатического сдвига в наноструктурированных гранецентрированных кубических металлах при одноосном сжатии. Матер. Дес. 105 , 262–267 (2016).

КАС
Статья

Google Scholar

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

Настройка браузера на прием файлов cookie

Существует множество причин, по которым файл cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее распространенные причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки браузера, чтобы принять файлы cookie, или спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.
  Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файл cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Попробуйте другой браузер, если вы подозреваете это.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г.,
  браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы это исправить, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.
  Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Предоставить доступ без файлов cookie
потребует от сайта создания нового сеанса для каждой посещаемой вами страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в файле cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файле cookie может храниться только та информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт
не может определить ваше имя электронной почты, если вы не решите ввести его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступ к
остальной части вашего компьютера, и только сайт, создавший файл cookie, может его прочитать.

(PDF) Сверхвысокая прочность и высокая электропроводность в меди

магнитные поля и моменты в правой

системе координат.Это не означает нарушение четности. Микромагнитное моделирование движения ядра в течение первых 3

нс показано на рис. 2 (Б и В) (13).

Во время импульса внешнего поля ядро ​​

движется либо параллельно, либо антипараллельно полю

, в зависимости от направленности вихря.

После этого траектория становится параллельной или

антипараллельной магнитостатическому полю и

ядро ​​начинает свое гиротропное движение, в

соответствии с экспериментом.

Первую оценку поля H, которое составляет

движущего вихревое движение, можно сделать с

вихревой восприимчивостью ␹, которая связывает

плотность намагниченности в плоскости m

d

H для

8 a поля

8 заданное перемещение сердечника d,

по ␹H⫽m

d

⫽d/l䡠M

с

. Плотность намагниченности является линейной функцией смещения

d, где M

s

— намагниченность насыщения

.Мы рассмотрели квадратный

вихрь длиной l ⫽1 м, для которого восприимчи- вость

вихря определена моделированием как согласие с экспериментами (14). Для

наблюдаемого смещения вихря d⫽50 нм результирующее среднее внутреннее поле

составляет H⫽3 мТл.

Предполагая, что это поле питает гиро-

тропное движение центра вихря, скорость

V ядра можно оценить с помощью V⬇

2␥bH/␲. Эта формула отражает, что прецессия спинов ядра на ␲/2 соответствует

перемещению ядра на его диаметр b. ␥

– гиромагнитное отношение. Поэтому, используя

b⫽10 нм (15), мы ожидали скорость вихря

⬃4 м/с. Однако экспериментально определенная скорость

остановленного вихря после импульса поля

была близка к 100 м/с (рис. 3). Это приводит нас к выводу, что внутреннее поле вблизи ядра

должно быть значительно выше среднего поля

, оцененного по статической восприимчивости.Инвертируя V⬇2␥bH/␲, мы преобразовали

измеренную скорость вихря в экс-

экспериментально определенное локальное поле на ядре

(рис. 3, правая ось). Величина этого поля

, ⬃80 мТл, находится в хорошем количественном

результате микромагнитного моделирования (рис. 3, вставка) (13). Профиль поля

показывает значительно увеличенное значение в ядре, которое быстро уменьшается с увеличением расстояния.Это усиленное поле ядра является следствием

деформации магнитной структуры

ядра вихря во время его гиротропного движения. Таким образом, и направление, и скорость

наносекундной динамики намагниченности

вихря определяются своеобразной структурой нанометрового ядра.

Точное измерение положения и

скорости центра

вихря, таким образом, обеспечивает информацию о местных магнитных полях и

результирующих крутящих моментах в магнитной структуре на

нанометровом масштабе.Изучение пикосекундной

динамики намагниченности в этом масштабе даст фундаментальное представление о свойствах мезоскопических магнитных структур,

являющихся фундаментальными строительными блоками

магнитоэлектронных устройств.

Ссылки и примечания

1. T. Shinjo, T. Okuno, R. Hassdorf, K. Shigeto, T. Ono,

Science 289, 930 (2000).

2. A. Wachowiak et al., Science 298, 577 (2002).

3.BE Argyle, E. Terrenzio, JC Slonczewski, Phys. Рев.

Письмо. 53, 190 (1984).

4. A.R. Volkel, G.M. Wysin, F.G. Mertens, A.R. Bishop,

H.J. Schnitzer, Phys. Ред. В 50, 12711 (1994).

5. К.Ю. Гуслиенко и др., J. Appl. физ. 91, 8037 (2002).

6. J.P. Park, P. Eames, D.M. Engebretson, J. Berezovsky,

P.A. Crowell, Phys. Ред. В 67, 020403 (2003 г.).

7. Y. Acremann et al., Science 290, 492 (2000).

8.Т. Gerrits, H. A. M. van den Berg, J. Hohlfeld, K. Ba¨r,

Th. Расинг, Природа 418, 509 (2002).

9. J. Stohr et al., Science 259, 658 (1993).

10. A. Scholl и др., Science 287, 1014 (2000).

11. Материалы и методы доступны в качестве вспомогательного материала

на сайте Science Online.

12. Накладывается гиротропное движение в магнитостатическом поле

смещенного вихря, объясняющее угол

начального ускорения к внешнему полю.

13. Моделирование проводили на квадратах толщиной 20 нм, 1 х 1

мк

2

, разделенных на квадратные ячейки размером 3,3 нм. Мы использовали намагниченность насыщения 1,88 Тл, переменную жесткость экс-

3,0 х 10

х 11

Дж/м, отсутствие кристаллической анизотропии и константу затухания 0,02.

14. M. Natali et al., Phys. Преподобный Летт. 88, 157203 (2002).

15. b⫽2

冑

2A/␮0M2

Приблизительно диаметр сердечника

с обменной жесткостью A(2).

16. Мы благодарим Национальный центр электронной микро-

копия LBNL и Microlab в Университете

Калифорния-Беркли за предоставление нам доступа к их

средствам литографии и HC Siegmann за многочисленные

ценные обсуждения. . При поддержке Управления базовых

энергетических наук Министерства энергетики США

(ALS и SSRL), Лабораторной направленной исследовательской программы

LBNL и

Национального научного фонда в рамках гранта № .

DMR-0203835 (JS).

Вспомогательные онлайн-материалы

www.sciencemag.org/cgi/content/full/304/5669/420/

DC1

Материалы и методы

Рис. S1 и S2

Фильм S1

23 декабря 2003 г.; принято 5 марта 2004 г.

Сверхвысокая прочность и высокая

Электропроводность меди

Lei Lu, Yongfeng Shen, Xianhua Chen, Lihua Qian, K. Lu*

Методы, используемые для упрочнения металлов, как правило, также вызывают заметное снижение

электропроводность, поэтому необходимо найти компромисс между проводимостью

и механической прочностью.Мы синтезировали образцы чистой меди с высокой плотностью

наноразмерных двойников роста. Они показали предел прочности при растяжении примерно в 10

раз выше, чем у обычной крупнозернистой меди, при сохранении

электропроводности, сравнимой с проводимостью чистой меди. Сверхвысокая

прочность обусловлена ​​эффективным блокированием движения дислокаций многочисленными когерентными двойниковыми границами, обладающими чрезвычайно низким

электрическим сопротивлением, чего нет у других типов границ зерен.

Для проводящих материалов во многих областях применения часто одновременно требуются высокая электропроводность и высокая

механическая прочность. Однако чистые металлы с высокой

проводимостью, такие как Ag, Cu и Al,

очень мягкие. Упрочнение металлов различными способами, включая легирование в твердом растворе, холодную обработку и измельчение зерна,

, приводит к выраженному снижению электропроводности.Например, легирование чистой меди может увеличить прочность в два-три раза, но электропроводность медных сплавов составляет всего 10—40 % от чистой меди (1).

Прочность твердого тела определяется

сопротивлением твердого тела пластической деформации,

и зависит от химического

состава и микроструктуры твердого тела. Пластическая де-

образование обычных поликристаллических

металлов в основном осуществляется дислокациями решетки внутри отдельных зерен.Для ограничения движения дислокаций было разработано несколько методологий упрочнения

. Например,

, рафинирование зерен приводит к образованию дополнительных

границ зерен (GB), которые являются барьерами для

Шэньянской национальной лаборатории материаловедения

(SYNL), Института исследований металлов Китайской академии наук

наук, Шэньян 110016, ПР Китай.

*Кому следует направлять корреспонденцию. E-

почта: [email protected]

Рис. 3. Скорость вихря в зависимости от задержки

времени после импульса поля (черные точки). Скорость

была рассчитана по усредненным по времени

положениям ядра Образца I. Сплошная линия представляет собой соответствие

с экспоненциальной функцией, показывающей снижение скорости

, которое является результатом демпфирования. На вставке

показан смоделированный профиль внутреннего поля

вдоль разреза ядра

вихря, параллельного направлению движения.

ОТЧЕТЫ

16 АПРЕЛЯ 2004 ТОМ 304 НАУКА www.sciencemag.org422

Улучшение электропроводности композитов медь/графен за счет уменьшения межфазных примесей с помощью искрового плазменного спекания диффузионного соединения

Том 15, ноябрь – декабрь 2021 г., стр. 3 3015https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2021.09.100Получить права и содержание с использованием диффузионной сварки искровым плазменным спеканием (SPS) и диффузионной сварки горячим прессованием (HP) в атмосфере аргона при 900 °C в течение 20 мин под давлением 50 МПа.Электропроводность полученных композитов Cu/Gr была измерена методом Ван-дер-Пау, микроструктура охарактеризована с помощью рамановской спектроскопии, сканирующего электронного микроскопа и просвечивающего электронного микроскопа, а соответствующий механизм был проанализирован с использованием расчетов из первых принципов. Результат показывает, что процесс SPS уменьшает межфазные примеси композитов Cu/Gr, обеспечивая гораздо более высокую электропроводность (108,6% IACS), чем при использовании HP (98,6%).8% МАКО). Этот вывод коррелирует с уменьшенными примесями кислорода (O) на границе раздела Gr/Gr, что связано с эффектом высокотемпературного плазменного распыления SPS. В приготовленных композитах Cu/Gr свободная от примесей граница раздела Gr/Gr имеет идеальное расстояние ~3,3 Å, при котором углерод (C) на границе раздела не связывается. Несмотря на то, что образованная ковалентная связь C-C в одном и том же слое Gr связывает некоторые электроны, остальные электроны орбитали p на каждом атоме C являются свободными электронами, что приводит к превосходной электропроводности.Напротив, поглощение примесей O на границе раздела Gr / Gr увеличивает расстояние между слоями Gr до ~ 3,8 Å и создает ковалентную связь C–O–C на границе раздела из-за орбитальной гибридизации p . Это снижает концентрацию свободных электронов и соответствующую электропроводность. (08)Опубликовано Elsevier B.V.

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

Какие металлы обладают высокой электропроводностью?

Проводимость соответствует способности материала передавать энергию. Возможны определенные типы проводимости, включая электрическую и тепловую проводимость. За медью и цинком следует железо в списке самых электропроводящих материалов. Золото, по-видимому, обладает максимальным электрическим КПД среди всех компонентов и самой низкой светимостью.Несмотря на то, что это самый прочный проводник, медь и золото наиболее широко используются в электротехнике, поскольку медь менее дорогая, а золото имеет гораздо лучшую устойчивость к коррозии. Поскольку серебро тускнеет, высокие частоты становятся менее привлекательными, так как внешняя поверхность менее проводящая.

Объяснение, что серебро является лучшим проводником, заключается в том, что электроны способны двигаться лучше, чем другие элементы. Это связано с полярностью кристаллов и их структурой.

Многие металлы являются проводниками электричества.Некоторыми сильно проводящими компонентами являются титан, медь, магний, железо и платина. Латунь и бронза являются электропроводящими сплавами, а не элементами.

Коэффициенты электропроводности

Температура : Всякий раз, когда изменяется температура серебра или когда изменяется его проводимость с каким-либо проводником. Повышение температуры после того, как это сказано и закончено, вызывает возбуждение теплых частиц и увеличивает проводимость, тем самым увеличивая удельное сопротивление.Связь прозрачна, но при низких температурах разрывается.

Примеси : Добавление загрязняющего воздействия на драйвер снижает его проводимость. Например, подлинное серебро не так приемлемо для проводника, как чистое серебро. Окисленное серебро не является таким проводником, как чистое серебро. Загрязняющие вещества препятствуют потоку электронов.

Кристаллическая структура : Если вещество происходит в определенное время, проводимость может замедляться на границе раздела и может не быть равной одной системе другой.То, как был обработан материал, может повлиять на то, насколько хорошо он работает.

Наиболее проводящие металлы

Это краткое изложение электропроводности включает амальгамы как чистые компоненты. Поскольку размер и состояние вещества влияют на его проводимость, предполагается, что все примеры имеют одинаковый размер.

1. Серебро

Серебро считается самым электропроводным металлом. Это связано с тем, что у серебра всего один валентный электрон.Фактически, это позволяет этому единственному электрону перемещаться без помех. Таким образом, такие металлы, как серебро и медь, являются парой металлов с этой специфической торговой маркой. Именно поэтому они являются исключительными электрическими и теплыми проводниками.

2. Медь

Принимая все во внимание, медеподобное серебро имеет только один валентный электрон, что делает этот металл чрезвычайно проводящим. Таким образом, одним из наиболее распространенных бизнес-приложений является покрытие верхней посуды и кухонных машин.

3. Золото  

В целом список ограничен, и это основная причина, по которой этот материал такой дорогой. Фактически, сочетание коррозионной стойкости золота и его проводимости делает этот продукт очень полезным инструментом, используемым во многих производственных отраслях.

4. Алюминий

Вообще говоря, это потрясающий металлический канал. Этот компонент, несмотря на его малую толщину и высокую защиту от износа, делает алюминий идеальным для аэродинамических и корреспондентских (трансмиссионных) предприятий.

5. Цинк

Несмотря на то, что эти металлы значительно менее электропроводны, чем их четыре партнера. Эти металлы часто являются более доступными и практичными заменителями, когда это необходимо.

Pipingmart — портал B2B, специализирующийся на промышленной, металлической и трубопроводной продукции. Кроме того, делитесь последней информацией и новостями, касающимися продуктов, материалов и различных типов марок, чтобы помочь бизнесу в этой отрасли.

Факторы, влияющие на электропроводность меди: влияние примесей

Одним из свойств меди, которое во многом способствовало тому, чтобы она заняла нынешнее выдающееся место среди полезных металлов, является ее электропроводность — свойство, ставшее теперь главным критерием ценности товарного продукта.Во исполнение этого типично американского принципа, что «лучшее не бывает слишком хорошим», обычно требуется металл с самой высокой электропроводностью, даже когда такая исключительная чистота не дает никаких преимуществ; например, при изготовлении латуни и других сплавов. Средний литейщик из латуни нервничает, если только его медь не настолько чиста, что имеет проводимость 99 или 100%, в то время как характер используемого цинка обычно упускается из виду в его беспокойстве.

Электролитическое рафинирование позволило производить медь очень высокой степени чистоты, при этом содержание металлических примесей составляет в среднем лишь несколько тысячных долей процента.; кислород, обычно присутствующий в форме закиси меди, доводя общее количество примерно до одной десятой процента. Однако опубликованные данные о взаимосвязи между химической чистотой и электропроводностью очень скудны, почти все работы, которые были выполнены, касались сплавов, содержащих значительное количество посторонних элементов. В этой статье я собрал воедино результаты экспериментов, продолжавшихся несколько лет, которые проводились с идеей определения количества различных элементов, которые понизили бы проводимость на 3 или 4 процента.— серия нечистых медей, а не сплавов.

Существует много предосторожностей, необходимых для сохранения одинаковых условий в различных экспериментах, поскольку расплавленная медь химически очень чувствительна к окружающей среде, а количество многих веществ, необходимых для снижения ее проводимости на несколько процентов, чрезвычайно незначительно. Метод процедуры, принятый после продолжительных экспериментов, был следующим:

Использованная медь представляла собой отожженную проволоку № 12 B. & S., спрессованную вместе и помещенную в круглый тигель Баттерси, размер H, 500 г.составляющая заряд. Примесь добавляли одним из трех способов, в зависимости от ее температуры плавления: 1. Если высокая, то сбрасывалась навеской прямо на дно тигля. 2. Если медная проволока была сравнительно низкой, часть медной проволоки сворачивали в фольгу, а примеси заключали в нее, и все это помещали на дно тигля; и 3. Если содержание очень низкое (например, фосфора), его, как и прежде, заворачивали в фольгу, но подсовывали под поверхность расплавленной меди непосредственно перед заливкой образцов.После того, как проволока была утрамбована в тигле, сверху был помещен слой битого древесного угля толщиной около дюйма, который полностью заполнил тигель. На тигель надевали крышку, которую затем подвергали сильному дутью в газовой печи. Образец заливали 25 мин. после включения дутья, которого как раз хватило, чтобы полностью расплавить шихту, не перегревая ее, и заметно не изменить «шаг» меди. Не было никаких проблем с получением элементов, температура плавления которых намного ниже их температуры плавления при этой температуре, для растворения в расплавленной меди.Отливки производились в нагретой чугунной форме в виде слегка сужающихся цилиндров со средним диаметром 0,5 дюйма и длиной 7 дюймов. Эти отливки были обжаты в горячем состоянии на наковальне до диаметра 3/8 дюйма, а затем вытянуты в холодном состоянии на проволоку № 12 B. & S. Затем, чтобы устранить последствия волочения, провода подвергали электрическому отжигу, заставляя их нести ток в 110 ампер. Электрический метод отжига — очень простой способ точного воспроизведения результатов, при этом температура отжига оказывает заметное влияние на проводимость.Провода были измерены на проводимость, а затем проанализированы на наличие меди и посторонних элементов. Сумма меди плюс примесь была общей проверкой анализа и «смолы».

Таблица I. дает общую сводку данных, элементы расположены в алфавитном порядке. Данные также представлены графически на рис. 1-16. Легирующие элементы были получены в максимально чистом виде, и не предполагается, что на результаты сильно влияют примеси в них.Это были: пробное серебро 1000 пробы; золото в виде гранул из анализов слитков, не содержащих примесей, но незначительное количество серебра; тест-лид; электролитическое железо без углерода; и сера в виде сульфида меди. Остальные элементы были химически чистыми (CP), доступными на рынке.

При рассмотрении результатов естественно сгруппировать элементы по порядку в периодической системе. Это сделано в Таблице II. Столбец, озаглавленный «коэффициент», дает отношение снижения электропроводности к количеству присутствующей примеси.При получении этого соотношения касательные к кривым на рис. от 1 до 16, так что отношения строго верны только в случае бесконечно малого понижения. Видно, что этот фактор имеет общее отношение к периодическому расположению, уменьшаясь с увеличением атомного веса внутри любой группы, хотя очевидной связи между одной группой и другой нет. Этот фактор полезен при анализе меди, которая показывает низкую проводимость, как средство определения вероятной причины неисправности.Данные не дают даже приблизительной константы молекулярного понижения проводимости, т. е.

— это «коэффициент», умноженный на атомный вес — даже в пределах одной периодической группы.

Форма кривой состав-проводимость бинарного сплава может быть одной из четырех различных типов.

1. Когда компоненты взаимно растворимы во всех пропорциях

ций.График состав-проводимость для такого случая дает плавную кривую на всем протяжении.

2. Когда составные части взаимно нерастворимы в любых пропорциях, и в этом случае кривая проводимости становится прямой линией, так называемый сплав представляет собой не что иное, как механическую смесь.

3. Когда взаимная растворимость ограничена, на каждом конце кривой имеется растворимый ряд, а в середине — эвтектогенный ряд. Поскольку двух веществ, абсолютно нерастворимых друг в друге, вероятно, не существует, случай 2 не может быть жестко применен, такие вещества образуют крайнюю область применения случая 3.

4. Наконец, бывают случаи, когда образуются определенные химические соединения, которые могут давать кривую с растворимым рядом на одном конце и полностью эвтектогенным рядом на другом.

Результаты, приведенные в этой статье, относятся исключительно к первой очень короткой части кривой проводимости, и поэтому следует ожидать, что в каждом случае будет проявляться некоторая кривизна. Однако некоторые из используемых элементов настолько почти нерастворимы в меди, что кривая мало отличается от прямой линии, соединяющей проводимости двух чистых веществ в смеси.

Полезные сплавы меди включают смеси с цинком, оловом, алюминием, кремнием и фосфором. Цинк и олово добавляются в относительно больших количествах для образования латуни и бронзы. Алюминий, кремний и фосфор добавляются в сравнительно небольших количествах, и их способность раскислять медь, подвергшуюся ненужному воздействию воздуха при плавке, вероятно, гораздо чаще проявляется при изготовлении отливок, чем это предполагает литейщик. При надлежащих условиях вполне возможно изготавливать медные отливки идеальной прочности и проводимости без использования флюсов.Но, взглянув на таблицу множителей, видно, что с электрической точки зрения нельзя было подобрать худших элементов, чем упомянутые выше. С другой стороны, элементы, мало влияющие на электропроводность, — свинец, висмут и теллур — делают металл чрезвычайно хрупким. Этот эффект, по-видимому, связан с растворимостью последних элементов, которые практически нерастворимы в меди. Тогда мы имеем механическую смесь, в которой проводимость изменяется только в соответствии с пропорциями смеси, в то время как механические свойства самого постороннего элемента выдвигаются на первый план.

С другими классами веществ дело обстоит совсем по-другому, сплав представляет собой медь, внедренную в матрицу из сплава меди и примеси. Проводимость этой матрицы, как правило, низка, и ее количество несоизмеримо с добавленной примесью, а отсюда и резкое понижение проводимости в целом. Металлографическая работа с микроскопом подтверждает это; 0,1% висмута, например, вызывает лишь тонкую оболочку вокруг кристаллов меди, в то время как такое же количество мышьяка образует толстую стенку.Часто можно противодействовать пагубному механическому воздействию одной примеси, добавляя другую, как в случае, когда относительно безвредная примесь может растворять нерастворимую в других отношениях примесь, такую ​​как свинец.

. Результаты, приведенные в Таблице I, показывают, насколько жестким требованием является обычная 97- или 98-процентная удельная проводимость, тем более что медь обычно связана с мышьяком; и если учесть, что средний электролитический рафинировочный завод ежедневно выполняет это требование с запасом в 2 или 3 процента., часто используя аноды, содержащие 1 процент или более мышьяка, следует понимать, что электролиз стал бы операцией рафинирования, даже если бы медь никогда не содержала золота или серебра.

«Лучшая» медь означает более эффективные электродвигатели

Исследователи из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (PNNL) увеличили проводимость медной проволоки примерно на пять процентов. Это может показаться небольшим количеством, но оно может иметь большое значение в эффективности двигателя. Более высокая проводимость также означает, что для той же эффективности требуется меньше меди, что может уменьшить вес и объем различных компонентов, которые, как ожидается, будут питать наши будущие электромобили.

Лаборатория объединилась с General Motors, чтобы протестировать усовершенствованный медный провод для использования в компонентах двигателя автомобиля. В рамках исследовательского проекта с разделением затрат команда подтвердила повышенную проводимость и обнаружила, что он также обладает более высокой пластичностью — способностью растягиваться дальше, прежде чем он сломается. По другим физическим свойствам он ведет себя так же, как обычная медь, поэтому его можно сваривать и подвергать другим механическим воздействиям без ухудшения характеристик. Это означает, что для сборки двигателей не требуются специальные методы производства — только новый усовершенствованный медный композит PNNL.

Технология может применяться в любой отрасли, в которой медь используется для передачи электроэнергии, включая передачу электроэнергии, электронику, беспроводные зарядные устройства, электродвигатели, генераторы, подводные кабели и аккумуляторы.

Используя новую запатентованную производственную платформу, ожидающую получения патента, разработанную в PNNL, исследователи добавили графен — нанотонкий слой атомов углерода с высокой проводимостью — в медь и получили проволоку. Повышение проводимости по сравнению с чистой медью стало возможным благодаря первой в своем роде машине, которая объединяет и экструдирует металл и композитные материалы, включая медь.

Вдохновение на сдвиг

Процесс ShAPE™ компании PNNL может улучшить характеристики материалов, экструдированных в ходе этого процесса. ShAPE™ расшифровывается как «обработка и экструзия с усилием сдвига». Противоположная или сдвигающая сила применяется путем вращения металла или композита, когда он проталкивается через матрицу для создания новой формы. Этот новый, энергоэффективный подход создает внутренний нагрев за счет деформации металла, который размягчает его и позволяет формировать провода, трубки и стержни.

«ShAPE — это первый процесс, в котором достигнута улучшенная проводимость меди в массовом масштабе, что означает, что он может производить материалы размера и формата, которые в настоящее время используются в промышленности, такие как проволока и стержни», — сказал Гленн Грант, главный исследователь.«Преимущество добавления графена в медь исследовалось ранее, но эти усилия в основном были сосредоточены на тонких пленках или слоистых структурах, изготовление которых чрезвычайно дорого и требует много времени. Процесс ShAPE — это первая демонстрация значительного улучшения проводимости медно-графеновых композитов, изготовленных с помощью действительно масштабируемого процесса».

Плата: металлы с высокой проводимостью для электромобилей

Согласно отчету Министерства энергетики США об электромобилях за 2018 год, необходимо повысить эффективность двигателя для увеличения удельной мощности электромобилей.Кроме того, компоненты должны вписываться во все более узкие пространства, доступные в автомобиле. Но уменьшение объема двигателя ограничено материалами, используемыми в современных электромобилях, и ограничениями электропроводности медных обмоток.

Добавление графена к меди оказалось затруднительным, поскольку добавки не смешиваются однородно, создавая комки и поры внутри структуры. Но процесс ШАПЭ устраняет поры, а также равномерно распределяет добавки в металле, что может быть причиной улучшения электропроводности.

«Равномерная дисперсия графена ShAPE является причиной того, что требуется очень небольшое количество добавки — около 6 частей на миллион чешуек графена — для существенного улучшения проводимости на 5 процентов», — сказал специалист по материалам PNNL Кирти Каппагантула. «Другие методы требуют больших количеств графена, производство которого очень дорого, и до сих пор не достигли той высокой проводимости, которую мы продемонстрировали в массовом масштабе».

Инженеры General Motors Research and Development подтвердили, что медную проволоку с более высокой проводимостью можно сваривать, паять и формовать точно так же, как обычную медную проволоку.Это указывает на бесшовную интеграцию с существующими процессами производства двигателей.

«Новой парадигмой развития легких двигателей является использование материалов», — сказал Даррелл Херлинг из отдела энергетических процессов и материалов PNNL. «Медь с более высокой проводимостью может стать прорывным подходом к облегчению веса и/или повышению эффективности любого электродвигателя или системы беспроводной зарядки транспортных средств».

ShAPE™ является частью набора решений PNNL для обработки твердой фазы для промышленности.PNNL заинтересована в сотрудничестве с партнерами для разработки и демонстрации технологии ShAPE™ для дополнительных применений металлов с высокой проводимостью.