Электрический ток в твердых проводниках

Вступление

Проводниками электрического тока могут служить твердые тела, жидкости, а при соответствующих условиях и газы.

Твердыми проводниками являются металлы, металлические сплавы (см. некоторые модификации углерода, а также твердые электролиты. Самыми хорошими

проводниками электрического тока являются металлы. Металлы являются проводниками в твёрдом состоянии. При прохождении электрического тока через металлические проводники не изменяются ни их масса, ни их химический состав. Следовательно, атомы металлов не участвуют в переносе электрических зарядов. Исследования природы электрического тока в металлах показали, что перенос электрических зарядов в них осуществляется только электронами.

К металлам относят пластичные вещества с характерным для них блеском, которые хорошо проводят электрический ток и теплоту. Среди материалов электронной техники металлы занимают одно из важнейших мест.

К жидким проводникам относятся расплавленные металлы и различные электролиты. Как правило, температура плавления металлов высока, за исключением ртути, у которой она составляет —39°С. Поэтому при нормальной температуре в качестве жидкого металлического проводника может быть применена только ртуть. Температуру плавления, близкую к нормальной (29,8°С), имеет еще галлий. Другие металлы являются жидкими проводниками лишь при повышенных или высоких температурах.

Механизм прохождения тока по металлам в твердом и жидком состояниях обусловлен движением свободных электронов, вследствие чего их называют проводниками с электронной электропроводностью или проводниками первого рода.

Электролитами, или проводниками второго рода, являются растворы (в основном водные) кислот, щелочей и солей, а также расплавы ионных соединений. Прохождение тока через такие проводники связано с переносом вместе с электрическими зарядами частей молекул (ионов), в результате чего состав электролита постепенно изменяется, а на электродах выделяются продукты электролиза.

Чугунные сплавы

Все газы и пары, в том числе и пары металлов, при низких напряженностях электрического поля не являются проводниками. Однако, если напряженность поля выше некоторого критического значения, обеспечивающего начало ударной и фотоионизации, то газ может стать проводником, обладающим электронной и ионной электропроводностями. Сильно ионизированный газ при равенстве числа электронов и положительных ионов в единице объема представляет собой особую равновесную проводящую среду, называемую плазмой.

Электрический ток в твердых проводниках

2. Электрический ток в твердых проводниках -это направленное движение свободных электронов под действием ЭДС.

ЭДС -электронно-движущая сила.

Первооткрыватель электропроводимости Андре Мари Ампер, так же он вел понятия как: взаимодействие между электрическими токами, сформулировал закон этого явления (закон Ампера), развил теорию магнетизма, предложил использовать электромагнитные процессы для передачи сигналов.

 

Свойства проводников:

Электрические

-Удельное сопротивление веществ от которого зависит электропроводимость.

-Сверхпроводимость-это свойство некоторых материалов при температуре равной 101(-273) проводить эл.ток без препятствий, т.е. удельное сопротивление этих материалов равно нулю

Физические

-плотность

-температура плавления

Механические

-Прочность на изгиб, растяжение и т.д., а также способность обрабатываться на станках.

Химические

-Свойства взаимодействовать с окружающей или противостоять коррозии.

-Свойства соединятся при помощи пайки, сварки.

Аллюминевые сплавы

Алюминий в качестве конструкционного материала применяется для изготовления слабонагруженных деталей главную роль играют высокая электропроводность, малая плотность, высокая пластичность, коррозионная стойкость, удовлетворительная свариваемость. Высокая электропроводность алюминия в сочетании с малой плотностью дают возможность его широкого использования в электротехнике в качестве материала для проводников. Благодаря высокой теплопроводности из технического алюминия изготовляются теплообменники в холодильных установках. Высокая отражательная способность содействует его широкому применению при изготовлении рефлекторов, зеркал, экранов

 

Применение алюминия и его соединений и сплавов:

 

Алюминий и его соединения применяется в быту и во всех отраслях народного хозяйства: в машиностроении, автостроении, в химической промышленности (для производства и транспортировки холодной концентрированной HNO3, т. к. алюминий в ней пассивируется. Пассивация— поверхность металла какого либо будет в неактивном состоянии,т е пассивное состояние, связанное с образованием тонких поверхностных слоёв соединений слой коррозии).

К стати в природе: алюминий – один из наиболее распространенных элементов в земной коре – до 250 руд,

Пенометалл — металл (Алюминевы сплав) ячеистой структуры. Новый класс материалов, имеющих низкую плотность в сочетании с высокой удельной жесткостью и шумопоглощением, низкой теплопроводностью. Наиболее распространены пенометаллы на основе сплавов алюминия и магния.

 

Медные сплавы

 

Медь отличается высокими теплопроводностью, электропроводностью, коррозионной стойкостью, низкой температурой плавления, хорошо обрабатывается давлением, удовлетворительно резанием. Широко применятся в электротехнике, машино- и приборостроении. Медь по ГОСТу (Государственный стандарт — основная категория стандартов в СССР, сегодня межгосударственный стандарт в СНГ. Принимается Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (МГС). В настоящее время являются нормативными неправовыми актами.) выпускается в виде катодов, слитков, полос, лент, труб, проволоки, листов.

Большинство бронз (за исключением алюминиевых) хорошо поддаются сварке и пайке твердыми и мягкими припоями. Основное преимущество медных сплавов - низкий коэффициент трения, сочетающийся для многих сплавов с высокой пластичностью и хорошей стойкостью против коррозии в ряде агрессивных сред и хорошей электропроводностью.

 

Виды электро проводимых медий

Самый распространенный вид Бериллиевые бронзы- Бериллиевые бронзы сочетают очень высокую прочность и коррозионную стойкость с повышенной электропроводностью. Однако эти бронзы из-за высокой стоимости бериллия используют лишь для особо ответственных случаях в изделиях небольшого сечения в виде лент, проволоки для пружин, мембран, сильфонов и контактах в электрических машинах, аппаратах и приборах. Указанные свойства бериллиевые бронзы получаются после закалки и старения, т.к. растворимость бериллия в меди уменьшается с понижением температуры.

есть Медно-цинковые сплавы,еще их называют Латуни. По химическому составу различают латуни простые и сложные, а по структуре - однофазные и двухфазные. Простые латуни легируются одним компонентом: цинком. Однофазные простые латуни имеют высокую пластичность; она наибольшая у латуней с 30-32% цинка. Двухфазные латуни имеют хорошие ковкость (но главным образом при нагреве) и повышенные литейные свойства и используются не только в виде проката, но и в отливках.