Токопроводящие материалы

В качестве проводниковых материалов наибольшее применение имеют металлы и их сплавы.

Основными из электрических характеристик проводниковых материалов являются удельная проводимость j (или удельное сопротивление ρ) и температурный коэффициент α.

С точки зрения электропроводности различают проводниковые материалы с малым и большим удельным сопротивлением, а также сверхпроводящие материалы.

Материалы с малым удельным сопротивлением идут на изготовление проводов, кабелей (для передачи электрической энергии), обмоточных проводов (для всевозможных обмоток электрических машин, аппаратов, приборов). Для этих целей наибольшее применение имеют медь и алюминий.

Широкое применение меди обусловлено не только высокой удельной проводимостью, но и высокой механической прочностью и коррозийной стойкостью. Из меди легко изготовлять проволоку разной толщины (до 0,001мм), ленты и тонкую фольгу. Кроме чистой меди в электротехнике применяют ее сплавы (бронзу, латунь).

Кроме меди в электротехнике по технико-экономическим показателям все большее применение находит алюминий. Удельное сопротивление алюминия выше, а механическая прочность ниже, чем у меди, но его плотность примерно в 3,5 раза меньше. Поэтому алюминиевый провод такого же сопротивления, что и медный, при большей толщине оказывается приблизительно вдвое легче. Очень важное преимущество алюминия состоит в том, что он менее дефицитен, чем медь, по обработке не уступает меди (кроме пайки).

При понижении температуры величина ρ металлов уменьшается. В настоящее время известно, что многие чистые металлы и сплавы при охлаждении до некоторой температуры, приближающейся к абсолютному нулю, переходят в состояние сверхпроводимости, с наступлением которой их удельное сопротивление скачком уменьшается практически до нуля. В числе сверхпроводников можно отметить алюминий, ртуть, тантал, свинец, ниобий и их сплавы. Из перечисленных веществ наиболее низкую критическую температуру перехода в сверхпроводящее состояние 1,2 К имеет алюминий.

В сверхпроводнике при наличии электрического тока потерь энергии практически нет, поэтому в замкнутом сверхпроводящем контуре возникший однажды ток будет циркулировать много лет, не уменьшаясь по величине, даже без подвода энергии извне.

Материалы с большим удельным сопротивлением в основном являются металлическими сплавами: манганин – медно-марганцовый сплав, применяется при изготовлении приборов и образцовых сопротивлений; константан – медно-никелевый сплав для намотки проволочных резисторов и реостатов; нихром – сплав никеля, железа и хрома применяют для устройства электронагревательных приборов.

Эти материалы имеют высокое удельное сопротивление, достаточную механическую прочность, позволяют получать ленты, проволоки различной толщины.

В зависимости от области применения важную роль играют и другие характеристики и свойства сплавов, например, очень малый температурный коэффициент удельного сопротивления (манганин, константан), высокая рабочая температура (нихром), стойкость коррозии.

В перечень проводниковых материалов, применяемых в электротехнике, входят угольные материалы, металлокерамические материалы, контактные материалы, припои и т.д.

Контрольные вопросы

1. Что называется напряженностью электрического поля и в каких единицах она измеряется?

2. Что называется разностью потенциалов и в каких единицах она измеряется?

3. Что называется электрическим током?

4. Что такое эдс?

5. Что представляет собой электрическое сопротивление?

6. Что называется удельным сопротивлением?

7. От чего зависит сопротивление проводника?

8. Каково соотношение между проводимостью и сопротивлением проводника?

9. Как формулируется закон Ома?

10. Чему равно напряжение на участке цепи?

11. Как включается амперметр в электрическую цепь?

12. Почему опасно короткое замыкание а электрической цепи?

13. Чему равно полное сопротивление последовательно соединенных проводников?

14. Чему равно полное сопротивление дву одинаковых проводников, соединенных параллельно?

15. Как распределяются токи в параллельно соединенных проводниках?

16. Как формулируется закон Джоуля – Ленца?

17. Объясните устройство нагревательного устройства.

Г л а в а 3

ДИЭЛЕКТРИКИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ. ИЗОЛЯЦИЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ. ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ.

Дата добавления: 2015-05-06