ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Общие сведения о проводниках из "Конструкционные и электротехнические материалы " В качестве проводниковых материалов могут использоваться твердые тела, жидкости и газы. Среди твердых проводниковых материалов наиболее часто в электротехнике применяются металлы и сплавы. [c.111] По удельному электрическому сопротивлению р металлические проводниковые материалы можно разбить на две основные группы металлы высокой проводимости, у которых р при нормальной температуре составляет не более 0,05 мкОм-м, и металлы и сплавы высокого сопротивления, имеющие при тех же условиях р не менее 0,3 мкОм-м. Проводниковые материалы первой группы применяются в основном для изготовления обмоточных и монтажных проводов, жил кабелей различного назначения, шин и т. д. Проводниковые материалы второй группы используются при производстве резисторов, электронагревательных приборов, нитей ламп накаливания и т. п. [c.111] К жидким проводникам относятся, как правило, расплавленные металлы и различные электролиты. Большинство металлов (табл. 4.1) имеют достаточно высокую температуру плавления и поэтому являются жидкими проводниками при повышенных температурах. Среди металлов только ртуть, имеющая температуру плавления около —39 °С, может быть использована как жидкий проводник при нормальной температуре. [c.112] В связи с тем что механизм электропроводности в металлах как в твердом, так и в жидком состоянии обусловлен направленным движением свободных электронов под воздействием электрического поля, их принято называть проводниками с электронной проводимостью или проводниками первого рода. В проводниках второго рода или электролитах, к которым относятся растворы, в том числе и водные, кислот, щелочей и солей, прохождение тока связано с переносом вместе с электрическими зарядами ионов вещества в соответствии с законами Фарадея. При этом состав электролита постепенно изменяется и на электродах выделяются продукты элек- Ион тролиза. Следует отметить, что ионные кристаллы в расплавлен-ном состоянии также являются проводниками второго рода. [c.113] К электрическим характеристикам проводниковых материалов можно отнести удельную проводимость а или обратную ей величину — удельное сопротивление р контактную разность потенциалов и термоэлектродвижущую силу (термоЭДС) работу выхода электронов из металла. [c.113] Указанные явления находят свое подтверждение и с точки зрения волновой природы электронов. Электронные волны, распространяясь в проводниковом материале, частично теряют свою энергию на дефектах кристаллической решетки проводника, размеры которых соизмеримы с четвертью длины электронной волны. Так как длина волны в металлическом проводнике составляет 0,5 нм (0,5-10- м), то имеюш,иеся в нем даже микродефекты создают значительное рассеяние энергии, что приводит к уменьшению подвижности электронов и, следовательно, к снижению а. [c.114] При этом р выражается в Ом-мм м, такая внесистемная единица часто используется на практике, так как длину проводника удобнее выражать в метрах, а площадь поперечного сечения — в квадратных миллиметрах. Для перевода внесистемной единицы р в СИ можно использовать соотношение 1 Ом-м = 10 мкОм-м = = 10 Om-mmVm. [c.114] Удельное сопротивление сплавов определяется в основном наличием примесей и нарушением структуры входящих в них металлов. Особенно резко оно возрастает, когда при сплавлении двух металлов образуется твердый раствор, т. е. они совместно кристаллизуются. При этом атомы одного металла входят в кристаллическую решетку другого. На рис. 4.2 представлена зависимость удельного сопротивления сплава двух металлов, образующих друг с другом твердый раствор. Эта зависимость наглядно иллюстрирует отмеченные выше явления. [c.114] Следует отметить также, что при определенном соотношении между компонентами могут образовываться явно выраженные химические соединения — интерме-таллиды, для которых зависимость р от состава имеет характерные изломы (рис. 4.3). [c.115] Большую часть интерме-таллидов, как показали работы А. Ф. Иоффе, можно отнести не к металлам, а к полупроводникам, с электронным характером электропроводности. [c.115] Характер зависимости р от температуры для большинства металлов резко изменяется при переходе из твердого состояния в жидкое. Отмеченное явление достаточно наглядно демонстрирует зависимость удельного сопротивления р меди от температуры (рис. 4.5). [c.116] При достижении температуры плавления (для меди она составляет 1083 °С) увеличивается объем металла, т. е. уменьшается его плотность, а вместе с ней и концентрация носителей. В результате сопротивление меди возрастет примерно в 2,4 раза. Для металлов, уменьшающих свой объем при плавлении (галлий, висмут, сурьма), значение удельного сопротивления имеет тенденцию к уменьшению. [c.116] Изменение удельного сопротивления металлического проводника с температурой принято характеризовать температурным коэффициентом удельного сопротивления ТК р или ар (К ). [c.116] К числу факторов, влияющих на удельное сопротивление металлических проводников, относится и магнитное поле, под действием которого происходит искривление траектории движения электронов, что приводит к изменению электро- проводности. [c.117] Как известно, металлические проводники и сплавы применяются в электротехнике обычно в виде проволоки различной формы и сечений, которая изготовляется в процессе ее протяжки или волочения. [c.117] Устранить данное явление позволяет отжиг, в ходе которого металл и сплав сначала нагреваются до высокой температуры, а затем медленно охлаждаются. В результате процесса рекристаллизации происходит восстановление искаженной структуры и удельное сопротивление уменьшается. [c.117] Зависимость термоЭДС от разности температур спа в не всегда линейна и, следовательно, необходимо корректировать коэффициент С в соответствии со значениями температур Тг н Ту. [c.118] Два изолированных прородника, соединенных между собой с помощью пайки или сварки, называются термопарой и применяются для измерения температуры. Для изготовления термопар используются проводники, обладающие большим и стабильным коэффициентом термоЭДС. [c.118] Вернуться к основной статье