7. Металлический вид химической связи. Принцип образования. Специфика. Свойства. Виды веществ с металлической связью.

Металлическая связь-связь существует в системах построенных из положительных атомных остовов, находящихся в среде свободных коллективизированных электронов.

Ме связь можно рассматривать до некоторой степени как ковалентную, т.к в основе лежит обобществление внешних валентных электронов.

Специфика Ме связи состоит в том, что в обобществление электронов участвуют все атомы кристалла и эти электроны не локализуются в близи своих атомов, а свободно перемещаются внутри всей решётки, образуя электронное облако. В Ме связи существует, как силы отталкивания ионов, так и стягивающие силы между электронами и ионами.

Ме связи являются ненасыщенными и ненаправленными. Отсутствие направленности связи экспериментально подтверждается равномерным распределением заряда, валентных электронов по объему Ме кристаллов.

Об отсутствии насыщенности связей в Ме говорит факт, что число связей у каждого атома существенно превышает число валентных электронов.

Атомы металла могу образовывать твёрдые растворы большой концентрации с элементами самой различной валентности.

• Из-за больших межатомных расстояний Ме связь хар-ся меньшей энергией в сравнении с ков-ой и ионной.

• Не имея локализованных связей Ме кристаллы не разрушаются при изменении положения атомов(пластичность).

Свободно движущиеся электроны обусловливают высокую электро- и теплопроводность. Вещества, обладающие металлической связью, часто сочетают прочность с пластичностью, так как при смещении атомов друг относительно друга не происходит разрыв связей.

8. Проводниковые материалы. Виды проводящих веществ (по агрегатному состоянию). Деление проводников по роду проводимости. Принцип образования проводимости. Электрический ток. Плотность тока. Теплопроводность проводников.

Проводники могут быть твердые тела, жидкости и газы при определённых условиях.

Твёрдые проводники: Ме, Ме сплавы, модификации углерода.

Жидкие: расплавленные Ме, электролиты ( ртуть, галий)

Плотность тока в проводнике определяется: j=env, v-средняя скорость электронов (направление движения).

Проводниковые материалы

Делятся на: чистые металлы(материалы высокой проводимости, сверхпроводниковые материалы), Ме сплавы (различного назначения, сплавы высокого сопротивления, аморфные сплавы), не Ме (кермиты, контактолы, оксидные проводящие материалы)

Проводниковые материалы различного назначения делятся на: тугоплавкие Ме, со средней t_плавл, Ме с невысокой и низкой t_плавл, благородные металлы, припои, контактные материалы, Me и сплавы для термопар, сплавы для электровакуумных приборов.

Материалы делятся на Ме и не металлы. Металлические сплавы занимают промежуточное положение между чистыми металлами и не металлами.

Материалы делят на общего и специализированного назначения.

Общего назначения:-Ме высокой проводимости.-сплавы высокого сопротивления.

Специализированные:-тугоплавкие металлы, электровакуумные сплавы, сплавы для термопар,Ме с магнит. упорядоч., припои(старые свицовые, новые безсвинцовые)

Низкотемпературные припои t=100C, высокотемпературные t=300C.

Сплавы для термопар( сплавы двух металлов, меж которыми возникает термо ЭДС. Используется для измерения температур.

Электрический ток - упорядоченное движение заряженных частиц. Направлением электрического тока считается направление упорядоченного движения положительно заряженных частиц.

Различают электрический ток проводимости и конвекционный ток.

В линейной и изотропной проводящей среде плотность тока связана с напряжённостью электрического поля в данной точке по закону Ома: где — удельная проводимость среды [1/Oм·м], — напряжённость [В/м]

9. Особенности сопротивления проводников для токов высоких частот. Факторы, влияющие на распределение тока в проводнике. Зависимость глубины проникновения тока в проводник от частоты. Зависимость сопротивления проводника от частоты тока.

На высоких частотах наблюдается неравномерное распределение тока по сечению проводника. Плотность тока max на поверхности и убывает по мере проникновения в глубь проводника (скинэффект, поверхностный эффект) это объясняется действием магнитного поля того же проводника. Сцеплённый с проводом магнитный поток пропорционален току.

Изменение Ф вызывает появление ЭДС самоиндукции.

Ф=L*i ; L-индуктивность

e_L=-L(di/dt)

Если ток меняется по синусоидальному закону то ЭДС самоиндукции пропорционален частоте. i=Imsinώt=-ώLI_mώcosώt

ЭДС- самоиндукции создает магнитное поле как в не проводниках, так и в проводниках. Но по отношению к этому полю различные участки сечения провода находятся в разных условиях. Потокосцепление max для внутр, центр части и min для поверхности.

Скин-эффект (поверхностный эффект) — эффект уменьшения амплитуды электромагнитных волн по мере их проникновения вглубь проводящей среды. В результате этого эффекта, например, переменный ток высокой частоты при протекании по проводнику распределяется не равномерно по сечению, а преимущественно в поверхностном слое.

10. Классификация проводниковых материалов. Критерии деления материалов по проводимости. Материалы высокой проводимости. Распространенные проводящие материалы, их основные свойства и области применения.

Проводниковые материалы

Делятся на: чистые металлы(материалы высокой проводимости, сверхпроводниковые материалы), Ме сплавы (различного назначения, сплавы высокого сопротивления, аморфные сплавы), не Ме (кермиты, контактолы, оксидные проводящие материалы)

Проводниковые материалы различного назначения делятся на: тугоплавкие Ме, со средней tплавл, Ме с невысокой и низкой tплавл, благородные металлы, припои, контактные материалы, Me и сплавы для термопар, сплавы для электровакуумных приборов.

Материалы делятся на Ме и не металлы. Металлические сплавы занимают промежуточное положение между чистыми металлами и не металлами.

Материалы делят на общего и специализированного назначения.

Общего назначения:-Ме высокой проводимости.-сплавы высокого сопротивления.

Специализированные:-тугоплавкие металлы, электровакуумные сплавы, сплавы для термопар,Ме с магнит. упорядоч., припои(старые свицовые, новые безсвинцовые)

Низкотемпературные припои t=100C, высокотемпературные t=300C.

Сплавы для термопар( сплавы двух металлов, меж которыми возникает термо ЭДС. Используется для измерения температур.

Материалы высокой проводимости.

С удельным электрическим сопротивлением <=0,1 мкОм*м (медь, алюминий)

Медь+

1)Малое удельное сопротивление (лучше только серебро)

2)Высокая мех. прочность. 3)удовлетворительная стойкость к коррозии пр норм. Температуре.

4)Хорошая обрабатываемость(листы, ленты, проволка)

5)Относительная лёгкость пайки и сварки.

Применение меди:

Для проводов, Кабели,Шин-распределительных устройств, Электр. Машин,

Токоведущих деталей приборов и аппаратов, Анодов в гальванопластике,Медные ленты-в качестве экранов кабелей.

Твердая медь: для изделий с высокой механической прочностью и сопротивляемостью к истиранию.

Мягкая медь: для монтажных проводов и шнуров.

Специальная медь. Детали магнитронов, резанаторы, волноводы.

Медная фальга идёт на изготовление заготовок печатных плат.

Алюминий. Металл серебристо белого цвета, лёгкий. Удельное сопротивление в 1,6 раз> чем у меди. Но плотность в 3,5 раза< чем у меди.Тоесть благодаря малой плотности обеспечивается большая проводисоть.

При одинаковом сопротивлении диаметр алюминиевого провода больше, и одинаковой длине Аl провода в 2 раза легче купрума.

Алюминий дешевле. Недостаток алюминия. Низкая механическая прочность

(в 3раза< чем у меди), более сложная технология пайки.

Используется: используется как материал конструкции(стойки, блоки),также используется в микросистемах в качестве контактов и межсоединений.