Факторы, влияющие на электропроводность твёрдых проводников.
КЛАССИФИКАЦИЯ ПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ
I. По агрегатному состоянию.
Газообразные.
Газы при низких значения напряжённости электрического поля не являются проводниками. При высоких значениях напряжённости электрического поля, начинается ударная ионизация – носители заряда электроны и ионы. При сильной ионизации и равенстве в единице объеме электронной и ионов – плазма.
Применение: газоразрядные приборы.
Жидкие.
а) Электролиты (водные растворы кислот, щёлочей, солей) – носители заряда ионы вещества, при этом состав электролита постепенно изменяется, и на электродах выделяются продукты электролиза.
Применение: электролитические конденсаторы, покрытие металлов слоем другого металла (гальваностегия), получение копий с предметов (гальванопластика), очистка металлов (рафинирование).
б) Расплавленные металлы (имеют высокую температуру, ртуть Hg tплавHg=-39 0С и галлий Ga tплавGa=29,7 0С) – носители заряда электроны.
Применение: в литейном производстве, ртутные лампы, галлий в полупроводниковой технике (легирующий элемент для германия), низкотемпературные припои.
Твёрдые.
Металлы и сплавы – носители заряда электроны.
Применение: токопроводящие части электрических машин, аппаратов и сетей.
II. По удельному электрическому сопротивлению.
1. Высокой проводимости (ρ≤0,05 мкОм∙м).
а) Серебро Ag. (контакты, электроды конденсаторов, радиочастотные кабели)
|
|
|
б) Медь Cu. (жилы проводов и кабелей)
в) Золото Au. (контакты, электроды, фотоэлементы)
г) Алюминий Al. (провода для ЛЭП, жилы проводов и кабелей)
д) Железо Fe. (провода ЛЭП не большой мощности)
е) Металлический натрий Na. (провода и кабели в полиэтиленовой оболочке)
2. Высокого сопротивления (ρ≥0,3 мкОм∙м).
а) Манганин сплав Cu – Mn – Ni. (образцовые резисторы)
б) Константан сплав Cu – Ni – Mn. (реостаты и электронагревательные приборы)
в) Сплавы на основе железа (нихромы Fe – Ni – Cr, фехрали Fe – Cr – Al) –электронагревательные элементы.
3. Сверхпроводники (ρ=0) при температурах близких к абсолютному нулю по шкале Кельвина -273,15 0С: Алюминий Al, олово Sn, свинец Pb.
4. Криопроводники (ρ≈0) при температурах ниже -173 0С, но не переходя в сверхпроводящее состоянии: Алюминий Al, медь Cu, бериллий Be.
Применение: провода ЛЭП большой мощности, жилы кабелей, электрические машины, трансформаторы.
ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ ПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ
I . Электропроводность твёрдых проводников.
Металлы и сплавы являются кристаллическими телами. Кристаллическое строение характеризуется закономерным (упорядоченным) расположением атомов в пространстве, связанных с соседними при помощи валентных электронов, которые могут перемещать. Если соединить атомы линиями, то получиться пространственная кристаллическая решётка.
|
|
|
Э 
лектроны в металле, при отсутствии внешнего электрического поля, совершают хаотическое движение, а ионы в узлах кристаллической решётки совершают тепловые колебания. Под действием внешнего электрического поля электроны приобретают направленное движение, причём энергия, которую электрическое поле затрачивает на перемещение электронов, переходит в запас самих электронов. Когда на пути электронов оказывается ион, происходит столкновение, это и есть сопротивление проводника . Во время столкновений электроны отдают энергию ионам и начинают новый разбег и т.д. Ион, получив от электрона энергию, начинает колебаться с большей амплитудой, поэтому увеличивается температура проводника.
Удельная проводимость металлов и сплавов
где q – заряд электрона;
n – число электронов в единице объёма;
µ – подвижность электрона;
λ – средняя длина свободного пробега электрона между двумя соударениями с узлами решётки;
m – масса электрона;
υт – средняя скорость теплового движения свободного электрона.
|
|
|
Факторы, влияющие на электропроводность твёрдых проводников.
1. При наличии примесей и дефектов кристаллической решётки сопротивление проводника увеличивается.
2. При деформации металла в холодном состоянии (в процессе протяжки или волочения) искажается кристаллическая решётка, и сопротивление проводника увеличивается. Устранить это явления можно с помощью отжига, в процессе которого металл сначала нагревают до высокой температуры, а затем медленно охлаждают. В результате происходит восстановление структуры.
3. При нагревании металла, энергия передаётся ионам в узлах кристаллической решётки, получив энергию, ионы начинают колебаться с большей амплитудой, что ведёт к увеличению количества столкновений электронов и ионов, и сопротивление проводника увеличивается.
4. При воздействии магнитного поля на проводник происходит искривление траектории движения электронов, и электропроводность проводника изменяется.
Дата добавления: 2020-04-25; просмотров: 606; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!