- •1 Основные положения о строении вещества
- •2 Виды связи
- •4 Классификация веществ по электрическим свойствам
- •5 Классификация веществ по магнитным свойствам
- •6 Диэлектрик в электрическом поле
- •7 Поляризация диэлектриков и диэлектрическая проницаемость
- •8 Виды поляризации в диэлектриках.
- •9 Классификация диэлектриков по виду поляризации.
- •10 Диэлектрическая проницаемость газов
- •11 Диэлектрическая проницаемость жидких диэлектриков
- •12 Диэлектрическая проницаемость твердых диэлектриков
- •13 Электропроводность газов
- •14 Электропроводность жидкостей
- •15 Электропроводность твердых тел
- •16 Виды диэлектрических потерь в электроизоляционных материалах
- •17 Диэлектрические потери в газах
- •18 Диэлектрические потери в жидких диэлектриках
- •19 Диэлектрические потери в твердых диэлектриках. Влияние термической обработки на потери.
- •20 Пробой газов
- •21 Пробой жидких и твердых диэлектриков
- •2 2 Основные влажностные, механические и тепловые свойства диэлектриков
- •23 Классификация диэлектрических материалов
- •1) Газообразные.
- •2) Жидкие.
- •3) Твердые.
- •24 Угол диэлектрических потерь. Тангенс угла диэлектрических потерь полярных и неполярных диэлектриков.
- •Вопрос 25 Газообразные диэлектрики
- •26 Нефтяные электроизоляционные масла
- •Вопрос 27. Органические полимеры. Смолы.
- •28 Волокнистые электроизоляционные материалы.
- •29 Слюда и слюдяные материалы.
- •30.Классификация и свойства проводниковых материалов.
- •31.Материалы высокой проводимости. Их характеристики.
- •32.Сплавы высокого сопротивления. Их применение и основные характеристики.
- •33.Сверхпроводники и криопроводники.
- •34. Основные сведения о полупроводниках. Их достоинства и области применения.
- •35.Собственные и примесные полупроводники
- •36. Воздействие внешних факторов на электропроводность п/пр-ков
- •38.Строение и свойства ферромагнетиков
- •39.Магнитомягкие материалы. Их основные характеристики. Электротехнические кремнистые стали.
- •40.Виды потерь в ферромагнитных материалах. Их физический смысл.
- •41.Магнитотвердые материалы. Их основные характеристики
- •44.Электрический и тепловой пробой жидкого диэлектрика
- •45.Относительная диэлектрическая проницаемость полярных и неполярных диэлектриков
- •46.Ткr резисторов. Положительный и отрицательный ткr. Терморезисторы
- •47.Определение потерь в стали.
30.Классификация и свойства проводниковых материалов.
В качестве проводников электрического тока могут быть использованы как твердые тела, так и жидкости а при соответствующих условиях и газы. Важнейшими практически применяемыми в электротехнике твердыми материалами явл. Ме и их сплавы.
Из металлических проводниковых материалов могут быть выделены металлы высокой проводимости (используются для проводов, токопроводящих жил кабелей, обмоток эл. машин и трансформаторов и т. п.), имеющие удельное сопротивление ρ при норм. температуре <0,05мкОм∙м, и сплавы высокого сопротивления (применяются для изготовления резисторов, электронагревательных приборов, нитей ламп накаливания и т. п.), ρ при нормальной температуре >0,3 мкОм∙м. Особый интерес – сверхпроводники и криопроводники - материалы, обладающие чрезвычайно малым уд. сопротивлением при весьма низких(криогенных) температурах. К жидким проводникам относятся расплавленные металлы и различные электролиты. Для большинства металлов температура плавления высока (железо 1536ºС); только ртуть, имеющая температуру плавления около минус 39 °С, может быть использована в качестве жидкого металлического проводника при нормальной температуре. Другие металлы являются жидкими проводниками при повышенных температурах.
Механизм прохождения тока в металлах — как в твердом, так и в жидком состоянии—обусловлен движением (дрейфом) свободных электронов под воздействием электрического поля, поэтому металлы называют проводниками с электронной электропроводностью или проводниками первого рода Проводниками второго рода, или электролитами, являются растворы (в частности, водные) кислот, щелочей и солей. Прохождение тока через эти вещества связано с переносом вместе с электрическими зарядами ионов в соответствии с законами Фарадея, вследствие чего состав электролита постепенно изменяется, а на электродах выделяются продукты электролиза.
Все газы и пары, при низких напряженностях электрического поля не являются проводниками, если напряженность поля превзойдет некоторое критическое значение, обеспечивающее начало ударной и фотоионизации, то газ может стать проводником с электронной и ионной проводимостью. Сильно ионизированный газ при равенстве числа электронов числу положительных ионов в единице объема носит название плазмы.
Классическая электронная теория металлов представляет твердый проводник в виде системы, состоящей из узлов кристаллической ионной решетки, внутри которой находится электронный газ из коллективизированных (свободных) электронов. В свободное состояние от каждого атома металла переходит от одного до двух электронов. К электронному газу применялись представления и законы статистики обычных газов. Рассматривая хаотическое (тепловое) и направленное под действием силы электрического поля движение электронов, получили выражение закона Ома. При столкновениях электронов с узлами кристаллической решетки энергия, накопленная при ускорении электронов в электрическом поле, передается металлической основе проводника, вследствие чего он нагревается. Рассмотрение этого процесса привело к выводу закона Джоуля — Ленца.
Свойства проводников. Важнейшие: 1) удельная проводимость γ или обратная ей величина — удельное сопротивление ρ=RS/l=1/γ, Согл. классической теории металлов γ=(е2n0λ)/(2mvТ), n0 – число свободных электронов в единице объема металла; λ – средняя длина свободного пробега м/у двумя соударениями с узлами решетки; m – масса электрона; vТ – средняя скорость теплового движения.
Для Ме VТ≈const, n0 отлич. незначительно, m=const, e=const → γ~ λ. λ определяется структурой проводника
2) температурный коэффициент удельного сопротивления ТКρ или αρ. Число носителей зарядов в металлическом проводнике при повышении температуры остается неизменным. Однако средняя длина свободного пробега электрона уменьшается из-за усилений колебаний узлов кристаллической решетки. Уменьшается удельная проводимость металлов и возрастает удельное сопротивление. Т.е. температурный коэфф. уд. сопротивления металлов положителен. ТКρ=αρ=dρ/(ρdt);
3) теплопроводность γТ. Зависит от числа свободных электронов (след-но, теплопроводность металлов намного больше чем у диэлектриков), чистоты и характера мех. обработки поверхности (особ-но при низких температурах).
4) контактная разность потенциалов и термоэлектродвижущая сила (термо-э.д.с.). При соприкосновении двух различных металлических проводников между ними возникает контактная разность потенциалов. Причина появления этой разности потенциалов заключается в различии значений работы выхода электронов из различных металлов, а также в том, что концентрация электронов может быть неодинаковой. Если температуры «спаев» одинаковы, то сумма разностей потенциалов в замкнутой цепи равна нулю. Иначе обстоит дело когда один из спаев имеет температуру Т1, а другой — температуру Т2 . В этом случае между спаями возникает термо-э. д. с. В термопарах используются проводники, имеющие большой и стабильный коэффициент термо-э. д. с. Наоборот, для обмоток измерительных приборов и эталонных резисторов стремятся применять проводниковые материалы и сплавы с возможно меньшим коэффициентом термо-э. д. с. относительно меди, чтобы избежать появления в измерительных схемах паразитных термо-э, д. с., которые могли бы вызвать ошибки при точных измерениях;
5) работа выхода электронов из металла,
6) предел прочности при растяжении σр и относительное удлинение при разрыве Δl/l. Механические свойства металлических проводников в большей степени зависят от механической и термической обработки, от наличия лигирующих примесей и т.п. Влияние отжига приводит к существенному уменьшению σр и увеличению Δl/l.