Факторы, влияющие на значение удельного сопротивления проводников.
Удельное сопротивление металлов связано в основном с рассеянием энергии свободных электронов на дефектах кристаллической решетки к которым относятся примесные атомы, дислокации, вакансии и тепловые колебания собственных атомов. При температуре 400-800 удельное сопротивление металлов возрастает практически линейно и обусловлено в основном усилением тепловых колебаний решетки, такая температура называется температурой Дебая. В области низких температур значение сопротивления почти не зависит от температуры, характер изменения среднего сопротивления от температуры резко изменяется при переходе от твердого состояния в жидкое. При достижении температуры плавления увеличивается объем металлов, то есть уменьшается его плотность, таким образом увеличиваются расстояния между частицами, а также уменьшается концентрация носителей заряда. В результате сопротивление металлов возрастает в несколько раз, изменения удельного сопротивления металлического проводника с температурой принято характеризовать температурным коэффициентом удельного сопротивления. Средний ТКС = 
, где ρ0 – удельное сопротивление при температуре T0 и тд. Для металлов значение ТКС достаточно велико (4*10-3 ), а у большинства сплавов значительно меньше (10-4 -10-6) . К числу факторов влияющих на удельное сопротивление металлических проводников относится и магнитное поле под действием которого происходит искривление траектории движения электронов, что приводит так же к изменению электропроводности.
|
|
|
Термодвижущая сила.
Между двумя различными проводниками при их соприкосновении возникает контактная разность потенциалов, которая обусловлена разностью значений работы выхода электронов из разных металлов. E=U2 + U3 = C(Tг –Tx). T1 = Tг, T2 = Tx. Где С – коэффициент характеризующий данную термопару. Тг – температура горячей точки. Тх – температура холодной точки. Два изолированных проводника соединенных между собой с помощью пайки или свая называют термопарой и применяют для измерения температуры.
Материалы высокой проводимости. Серебро.
Среди материалов высокой проводимости наиболее широко распространены медь, серебро, алюминий.
Серебро - металл белого цвета, один из наиболее дефицитных. Среди материалов высокой проводимости обладает минимальным удельным сопротивлением. Твердость и прочность серебра не высока.
По сравнению с другими благородными металлами (золото, платина) серебро имеет пониженную стойкость к воздействию окружающей среды, особенно в условиях высокой влажности и при высоких температурах.
Широко применяется при производстве высокочастотных кабелей для защиты медных проводников от окисления при t>250 0C, для производства электродов, в конденсаторах, при изготовлении и применении контактов.
|
|
|
Медь.
Металл красноватого цвета, достаточно дефицитный (в земной коре 4,7*10-3 %), но менее чем серебро.
Получил самое широкое распространение в качестве проводникового материала поскольку обладает рядом свойств:
- малое удельное сопротивление
- достаточно высокая механическая прочность
- удовлетворительная стойкость к коррозии даже в условиях повышенной плотности
- хорошая обрабатываемость
- хорошая способность к варке и пайке
В норм. усл. медь достаточно устойчива к коррозии, т.к её хим. активность не высока.
При 200oC идет медленное окисление с образование защитной пленки, интенсивное при 225oC
Мех. и эл. св-ва сильно зависят от температуры окружающей среды и состояния.
Мягкая отожженная медь в виде проволоки применяется как правило для изготовления токопроводящих жил, кабеля различного назначения, обмоточных и монтажных проводов в производстве волноводов.
Твердая холодно-натянутая применяется в основном там, где необходима высокая мех. прочность, твердость, сопротивляемость нагрузкам и упругость.
|
|
|
Такое же требования для изготовления контактных проводов, шин распределения устройств, коллекторных пластин эл. машин.
Алюминий.
Металл занимающий второе место после меди по значению в качестве проводниковых металлов. Очень сильно распространен в земной коре(3 место, 7,5%)
Он легко окисляется на воздухе, покрываясь при этом прочной оксидной пленкой, которая защищает от дальнейшего окисления и обуславливает его высокую стойкость к коррозии.
В обычных условиях слабо реагирует с конц. азотной кислотой. Имеет отрицательный к большинству металлов электрохим. потенциал и находится в контакте с ними образуя гальванические пары, что в присутствии влаги способствует развитию коррозии. В связи с тем, что оксидная пленка обладает электроизоляционными свойствами в месте контакта создается достаточно большое переходное сопротивление, которое затрудняет пайку обычными методами. Для этого используют специальный припой. Алюминиевые провода можно использовать без изоляции. Присутствие примесей в составе (железо, кремний, медь, цинк, титан) существенно снижает его удельную проводимость.
В зависимости от количества примесей различают алюминий:
|
|
|
-особой чистоты (не более 0,01% примесей)
-высокой чистоты (не более 0,05% примесей)
-технической чистоты (не более 1% примесей)
Для электротехнических целей используется алюминий марок A5E,A7E
В отожженом состоянии такой алюминий имеет высокую твердость и способен к большому относительному удлинению.
Хорошая деформация алюминия и наличие примесей увеличивают твердость и прочность металла. Алюминий используется для изготовления токопроводящих жил, обмоток кабелей, монтажных и обмоточных проводов, а также не изолированных проводов воздушных линий передач.
Сплавы алюминия отличаются легкостью и повышенной электрической прочностью.
Cверхпроводники.
Сверхпроводники, вещества, в которых при понижении температуры до некоторой критической величины Тсобнаруживается явление сверхпроводимости - их электрическое сопротивление полностью исчезает.
При таких температурах меняется характер взаимодействия электронов между собой и атомными решетками, так что становится возможным притягивание одноименно заряженных ионов с противоположным импульсом и спином и образование эл. пар называемых куперовскими.
Притягивание возможно только в среде, содержащей полож. заряж. ионы, поле которых ослабляет силы кулоновского отталкивания между эл.
Поскольку эти пары в состоянии сверхпроводимости обладают большой энергией связи обмена энергией между ними и решеткой не наблюдается, при этом сопротивление становится практически равным нулю.
Некоторые в-ва:свинец, олово, тантал, алюминий, цинк, вольфрам.
Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 2103; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!