Это металл, наиболее часто используемый в качестве электрического проводника в промышленных и бытовых приложениях, учитывая баланс между его электропроводностью и ценой.
Металлы с высокой электропроводностью для широкого спектра применения
Использование металлических проводников имеет долгую историю. Ученые и инженеры, работающие в областях науки и техники, использующих электричество, давно определили материалы для проводов, клемм, контактов, печатных плат и т.д. Физическая величина, называемая электропроводностью, помогает определить самый проводящий металл в мире.
Удельная электропроводность
Системная единица электропроводности — сименс на метр — См/м. Чтобы узнать, какой металл является самым электропроводным в мире, просто сравните их удельную электропроводность, определенную экспериментально. Удельное сопротивление можно определить с помощью специального прибора, называемого микроомметром. Эти характеристики находятся в обратной зависимости друг от друга.
Проводимость металлов
Металлические вещества характеризуются более слабыми связями на атомном уровне. Внутренняя часть металлов характеризуется наличием большого количества ‘одиноких’ электронов, которые образуют направленный поток под действием малейшей электромагнитной силы.
Поэтому не зря металлы являются лучшими проводниками электричества, и именно эти молекулярные взаимодействия отличают наиболее электропроводящий металл.
Еще одно специфическое свойство металлов, основанное на особенностях строения их кристаллической решетки, — высокая теплопроводность.
Лучшие металлические проводники
4 Металлы, нашедшие практическое применение в качестве проводников, расположены в следующем порядке по удельной проводимости, измеряемой в см/м:
Можно отметить, что серебро является самым проводящим металлом. Но, как и золото, оно используется для организации электрической сети только в особых случаях. Причиной тому является высокая стоимость.
С другой стороны, медь и алюминий являются наиболее распространенным вариантом для электроприборов и кабельной продукции из-за их низкого электрического сопротивления и доступности. Другие металлы редко используются в качестве проводников.
Какой проводник лучше — медный или алюминиевый?
Точки плавления (°С, плотность Мг/м3 и электрическое сопротивление ρ, нОм-м) основных металлов электротехники приведены в таблице 2.1.
–
Температура плавления, плотность и удельное сопротивление основных металлов для электротехники
| Металл | t , °С | Плотность, мг/м3 | ρ, нОм | Металл | t , °С | Плотность, мг/м3 | ρ, нОм |
| Алюминий | 657 | 2,70 | 28 | Никель | 1455 | 8,90 | 73 |
| Вольфрам | 3380 | 19,30 | 55 | Олово | 232 | 7,29 | 120 |
| Железо | 1539 | 7,87 | 98 | Палладий | 1554 | 12,02 | 110 |
| Золото | 1063 | 19,30 | 24 | Платина | 1769 | 21,43 | 105 |
| Индий | 157 | 7,31 | 90 | Ртуть | – 38,9 | 13,55 | 958 |
| Иридий | 2447 | 22,65 | 54 | Свинец | 327 | 11,40 | 210 |
| Кадмий | 321 | 8,65 | 76 | Серебро | 962 | 10,49 | 16 |
| Медь | 1083 | 8,94 | 17 | Хром | 1890 | 7,19 | 210 |
| Молибден | 2623 | 10,20 | 57 | Цинк | 420 | 7,13 | 59 |
Медь плавится при 1083 °C и кипит при 2567 °C.
Химическая стойкость меди довольно высока. Даже в условиях повышенной влажности медь окисляется на воздухе гораздо медленнее, чем, например, железо; интенсивное окисление меди происходит только при повышенных температурах.
Медь легко обрабатывается, ее можно легко прокатывать в листы, полосы и вытягивать в проволоку, толщина которой может быть уменьшена до нескольких микрон (мкм). Медь легко паять, слабый оксидный слой на поверхности меди легко разрушается флюсами, а для пайки можно использовать как мягкие, так и твердые припои.
Почему золото не магнитное?
Магнитные свойства золота зависят от его магнитной проницаемости. Давайте обсудим, почему золото не магнитное, а ведет себя как диамагнетик.
Золото не магнитится, потому что магнитная проницаемость золота меньше единицы и оно обладает низкой проводимостью. Валентный электрон золота создает собственное магнитное поле для противодействия магнитной силе, оказывая отталкивающую силу в противоположном направлении, препятствуя прохождению потока.
Магнитится ли золото при нагревании?
Тепловая энергия, передаваемая свободным электронам, увеличивает их подвижность и проводимость. Давайте рассмотрим, увеличивает ли тепловая энергия магнитное поведение золота.
Золото магнитится при нагревании, потому что электроны с орбитали 6s получают достаточно энергии и становятся свободными, чтобы двигаться и выравниваться в направлении внешнего магнитного поля, развивая магнитный момент и увеличивая магнитную проницаемость золота, позволяя магнитному потоку проходить через него.
Проводимость
Мера способности вещества проводить электричество называется удельной проводимостью. Наибольшей удельной проводимостью обладает металл с самой высокой удельной проводимостью. Эта характеристика может быть определена для любого вещества или среды с помощью прибора и выражена численно. Проводимость цилиндрического проводника единичной длины и единичной площади поперечного сечения связана с удельным сопротивлением этого проводника.
Системная единица проводимости — сименс на метр — См/м. Чтобы выяснить, какой металл является самым проводящим в мире, достаточно сравнить их удельные проводимости, определенные экспериментально. Удельное сопротивление можно определить с помощью специального прибора — микроомметра. Эти характеристики находятся в обратной зависимости друг от друга.
Проводимость металлов
Само понятие электрического тока как направленного потока заряженных частиц представляется более гармоничным для веществ, основанных на кристаллических решетках, свойственных металлам. Носителями заряда в металлах являются свободные электроны, а не ионы, как в жидкостях. Экспериментально установлено, что при генерации тока в металлах не происходит переноса частиц вещества между проводниками.
Металлические вещества отличаются от других тем, что имеют более рыхлые связи на атомном уровне. Внутренняя структура металлов характеризуется наличием большого количества ‘одиноких’ электронов, которые образуют направленный поток при малейшем взаимодействии электромагнитных сил. Поэтому не зря металлы являются лучшими проводниками электричества, и именно эти молекулярные взаимодействия отличают наиболее электропроводящий металл. Еще одно специфическое свойство металлов — высокая теплопроводность — обусловлено особенностями строения кристаллической решетки.
Электролитические проводники
Это растворы, состоящие из свободных ионов, которые вносят вклад в проводимость ионного класса.
В большинстве случаев эти типы проводников встречаются в ионных растворах, поскольку электролитические вещества должны подвергнуться частичной (или полной) диссоциации для образования ионов, которые будут нести заряд.
Электролитические проводники полагаются на химические реакции и движение материи, чтобы облегчить перемещение электронов по циркулирующему пути, обеспечиваемому свободными ионами.
Примеры проводников
Он широко используется в системах воздушных линий электропередач, поскольку, хотя его проводимость на 35% ниже, чем у отожженной меди, он в три раза легче ее.
Высоковольтные розетки обычно покрыты внешней поверхностью из поливинилхлорида (ПВХ), который предотвращает перегрев проводника и изолирует прохождение электричества наружу.
Читайте далее:
