Читайте данную работу прямо на сайте или скачайте

Проводниковые материалы

Из металлических проводниковых материалов могут быть выденлены металлы высокой проводимости, имеющие дельное сопротивнление

К жидким проводникам относятся расплавленные металлы и разнличные электролиты. Для большинства металлов температура плавления высока; только ртуть, имеюнщая температуру плавления около минус 39Механизм прохождения тока в металлах Ч

Все газы и пары, в том числе и пары металлов, при низких напряженностях

1

Классическая электронная теория металлов представляет тверндый проводник в виде системы, состоящей из злов кристаллической ионной решетки, внутри которой находится электронный газ из коллективизированных (свободных) электронов. В свободное состоянние от каждого атома металла переходит от одного до двух электроннов. К электронному газу применялись представления и законы статистики обычных газов. При изучении хаотического (теплового) и направленного под действием силы электрического поля движения электронов был выведен закон Ома. При столкновениях электронов с злами кристаллической решетки энергия, накопленная при сконрении электронов в электрическом поле, передается металлической основе проводчика, вследствие чего он нагревается. Рассмотрение этого вопроса привело к выводу закона ДжоуляЧ

1.

2.

3.

4.

Однако выявились и противоречия некоторых выводов теории с опытными данными. Они сонстояли в расхождении температурной зависимонсти дельного сопротивления, наблюдаемой на опыте и вытекающей из положений теории; в несоответствии теоретически полученных знанчений теплоемкости металлов опытным данным. Наблюдаемая теплоемкость металлов меньше

2.

К важнейшим параметрам, характеринзующим свойства проводниковых материалов,

1)       

2)        r или r,

3)        т,

4)       

5)       

6)        р

Удельная

J=

(2-1)

(дифференциальная форма закона Ома); здесь

r

(2-2)

Удельное сопротивление измеряется в ом-метрах2/2 имеет сопротивление в омах, чиснленно равно 2/

Диапазон значений дельного сопротивления

g2n0T)

(2-3)

где е0T

Преобразование выражения (2-3)

g02/3

(2-4)

где

Для различных металлов скорости хаотического теплового двинжения электроновT0 (например, для меди и никеля это различие меньше 10 %).

Рис. 2-1.

данном проводнике

Температурный коэффициента

TKr = (1/

(2-5)

положителен. Согласно выводам электронной теории металлов значенния r., чистых металлов в твердом состоянии должны быть близки к температурному коэффициенту расширения идеальных газов, т.е. 1/273-1. При изменении температуры в зких диапазонах на практике допустима кусочно-линейная аппроксинмация зависимости

r2 = 1 [1+r (T2 ЦT1)]

(2-6)

где 1 2 1, и T₂,21);

ar Ч1, до Т2.

Изменение дельного сопротивления металлов при плавлении. При переходе из твердого состояния в жидкое у большинства металлов наблюдается величение дельного сопротивления

Удельное сопротивление сплавов.

Теплопроводность T металлов намного больше, чем коэффициент теплопроводности диэлектриков. T/

gT/

(2-7)

где Т Чтермодинамическая температура, К;

Lo=(2k2)/(3e2)

(2-8)

Подставляя в формулу (2-8)-23 Дж/К и заряда электрона е-19-8 B²K².

Термоэлектродвижущая

 

UAB=UB - UA + (kT/e) ln (n0A/n0B)

(2-9)

гдеAB0A 0B

Если температуры лспаев одинаковы, то сумма разности потеннциалов в замкнутой цепи равна нулю. Иначе обстоит дело, когда один из спаев имеет температуру T₁, другой Чтемпературу Т₂ (рис. 2-2).

Рис. 2-2.

В этом случае между спаями возникает термо-ЭДС

U = (k/e) (T1 - T2 ) ln (n0A/n0B)

(2-10)

Что можно записать в виде

U = 1 - T2)

(2-11)

где

Температурный

TKR = R = r - l

(2-12)

3.

Медь.

1)     

2)     

3)     

4)     

5)     

Медь получают чаще всего путем переработки сульфидных руд. После нескольких плавок руды и обнжигов с интенсивным дутьем медь, предназначенная для электронтехники, обязательно проходит процесс электролитической очистки. Полученные после электролиза катодные пластины меди переплавнляют в болванки массой 8Ч90 кг, которые прокатывают и протянгивают в изделия требующегося поперечного сечения. При изготовленнии проволоки болванки сперва подвергают горячей прокатке в так называемую катанку диаметром 6,Ч7,2 мм; затем катанку пронтравливают в слабом растворе серной кислоты, чтобы удалить с ее поверхности оксид меди СuО

Стандартная медь, в процентах по отношению к удельной пронводимости которой иногда выражают дельные проводимости металнлов и сплавов, в отожженном состоянии при 20

Сплавырр

люминий 3); плотнность литого алюминия около 2,6, прокатанного Ч2,7 Мг/м³.

люминий обладает пониженными по сравнению с медью свойстн

8,9/(2,7

Поэтому для изготовления проводов одной и той же проводимости

Для электротехнических целей используют алюминий, содержан

Прокатка, протяжка и отжиг алюминия аналогичны соответствун

люминий весьма активно окисляется и покрывается тонкой оксидной пленкой с большим электрическим сопротивлением. Эта пленка предохраняет алюминий от дальнейшей коррозии, но создает большое переходное сопротивление в местах контакта алюминиевых проводов и делает невозможной пайку алюминия обычнными методами. Для пайки алюминия применяются специальные пасты-припои или используются ультразвуковые паяльники. В менстах контакта алюминия и меди возможна гальваническая коррозия. Если область контакта подвергается действию влаги, то возникает местная гальваническая пара с довольно высоким значением ЭДС, причем полярность этой пары такова, что на внешней поверхности контакта ток идет от алюминия к меди и алюминиевый проводник может быть сильно разрушен коррозией. Поэтому места соединения медных проводников с алюминиевыми должны тщательно защинщаться от влажнения (покрытием лаками и тому подобными спонсобами).

Иногда, например для замены свинца в защитных кабельных обон
лочках 0,01 % (вместо 0,5 % для обычного проводникового алюминия).
Такой особо чистый алюминий сравнительно с обычным более мягок
и пластичен и притом обладает повышенной стойкостью по отношеннию к коррозии.

люминиевые

Рис. 3-1. Зависимость полного сечения сталеалюминиевого

Сталеалюминиевый

Железо (сталь) как наиболее дешевый и доступный металл,

При перр

Сталь как проводниковый материал используется также в виде шин, р=1200

Биметалл. В некоторых случаях для меньшения расходов цветн

Рис.

Биметалл имеет механические и электрические свойства, променТакую проволоку применяют для

Защитные свойства стали от излучений высокой энергии

4.

В 1911 г. нидерландский физик

Такое явление, т. е. наличие у вещества практически бесконечной с

Переход в сверхпроводящее состояние является обратимым; при с

Рис. 4-1. Общий вид диаграммы состояния сверхпроводника первого рода

В настоящее время известно же 35 сверхпроводниковых металлов

Явление сверхпроводимости связано с тем, что электрический сс0 (в первом приближении, по крайней мере для чистых сверхпроводнисссс0 магнитной индукции перехода

Рис. 3Sn

В С1 и верхним С2 значениями критической магнитной индукции перехода для значений температур Т < С0. В промежуточном состоянии сверхпроводимость приr

На рис. 4-2 представлена диаграмма сон3Sn. С01, кривая Чзначения ВC02; заштрихована область промежуточного состояния. Для сон

Криопроводники

Очевидно, что физическая сущность криопроводимости

Весьма малое, но все же конечное значение

Применение криопроводников2/2

Таким образом, проблема выбора оптимального (т. е. имеющего при рабочей температуре наименьшее дельное сопротивление при наилучших других технико-экономических показателях) криопроводнникового

Во всех случаях для получения высококаченственных криопроводннков
ЛИТЕРАТУРА

1.     

2.     

3.     

4.