Основным показателем, характеризующим проводниковые материалы, является электропроводность. В практических условиях удобнее оценивать проводниковые материалы по величине их электрического сопротивления.
В связи с этим отличают мягкие (отожженные) проводниковые металлы (в марках материалов обозначаются буквой М) и твердые (неотожженные), обозначаемые буквой Т. Наибольшей проводимостью обладают чистые металлы. Они составляют группу металлов высокой проводимости. Другую группу проводниковых материалов составляют сплавы высокого электрического сопротивления.
Проводниковые металлы с малым удельным сопротивлением. К металлам, имеющим малое удельное сопротивление относятся: медь, алюминий, железо, серебро, вольфрам, никель и некоторые другие.
Медь является основным проводниковым материалом. Она, кроме малого удельного сопротивления, имеет достаточно высокую механическую прочность, которая зависит от степени наклепа, высокую пластичность, позволяющую получать прокаткой тонкие листы и ленту, а протяжкой — тонкую проволоку диаметром до 0,01 мм, удовлетворительную стойкость против коррозии, относительную легкость пайки и сварки.
Расчет сопротивления проводника. Удельное сопротивление. Реостаты | Физика 8 класс #16 | Инфоурок
В качестве проводникового материала используют медь марок M1 и М0, содержащие соответственно примесей до 0,1% и до 0,05%.
Твердую (наклепанную) медь применяют для проводов контактной сети, для шин распределительных устройств, для пластин коллекторов электрических машин и пр.
Мягкую (отожженную) медь в виде проволоки круглого и прямоугольного сечения применяют в качестве токопроводящих жил кабелей и обмоточных проводов.
Сплавы меди (бронзы) имеют более высокие механические свойства, чем медь. Их используют для изготовления контактных проводов, коллекторных пластин и других токопроводящих деталей, например пружин. В качестве проводникового материала других сплавов применяют кадмиевую, кадмиево-оловянистую и бериллиевую бронзы.
Алюминий является основным заменителем меди в качестве проводникового материала, так как обладает достаточно высокой электропроводностью. Электрическое сопротивление алюминия невелико, однако оно в 1,6 раза больше, чем у меди. Поэтому при одинаковой длине и общем сопротивлении сечение алюминиевого провода должно быть в 1,6 раза больше сечения медного провода. Следовательно, если имеется ограничение изделия по габаритам (например, при изготовлении обмоток электрических машин), то применение алюминиевых проводников создаст затруднения.
Алюминий широко применяется по экономическим соображениям в качестве проводникового материала в воздушных линиях электропередач, что вызвано тем, что при одинаковом электрическом сопротивлении, он почти в 2 раза легче меди. Кроме того он устойчив против коррозии, но имеет небольшую прочность.
Железо, точнее сталь как проводниковый материал применяется редко, так как имеет высокое удельное электрическое сопротивление. Стальная проволока используется главным образом в качестве сердечников биметаллических проводов (рис.1). Стальная оцинкованная проволока высокой прочности используется в качестве сердечников сталеалюминиевых проводов для повышения их механической прочности.
Физика 8 класс (Урок№19 — Расчёт сопротивления проводника.)
Проводники постоянного тока изготовляют из армкожелеза, содержащего не более 0,03 % С.
Серебро среди всех металлов имеет самое низкое удельное электрическое сопротивление, поэтому оно применяется для изготовления электрических контактов в электрических аппаратах и как составная часть прочных припоев.
Рисунок 1 — Поперечное сечение биметаллического провода
Платина весьма устойчива против коррозии и не растворяется в ряде кислот. Введение в платину 3-6% иридия или 5-12% родия повышает сопротивление платины окислению при температуре 1000°С и выше. Термопары из платиновой и платинородиевой проволоки применяют для измерения температур до 1500°С, из платины и ее сплавов изготовляют контакты.
Вольфрам и молибден используют при изготовлении электровакуумных приборов. Они идут на изготовление спиралей накала, поддерживающих крючков, катодов. Тугоплавкость и высокая твердость позволяют применять вольфрам и сплавы вольфрама с молибденом для изготовления размыкающих контактов в электрических аппаратах. В электровакуумной технике применяют и другие тугоплавкие металлы: никель, тантал, ниобий и др.
Ртуть сохраняет свое жидкое состояние до -39°С. Она стойка к окислению. Медь, цинк, свинец, никель, олово, серебро и золото растворяются в ртути. Ртуть применяют в качестве жидких контактов в специальных реле, выключателях и ртутных выпрямителях.
Проводниковые материалы с большим удельным сопротивлением должны обладать стойкостью к окислению при высокой температуре, малым температурным коэффициентом сопротивления. К ним относятся медно-никелевые, никелевые и жаропрочные сплавы. Медно-никелевые электротехнические сплавы — это манганин и константан.
Манганин (МНМц 3-12) содержит около 3% никеля и 12% марганца, остальное — медь. Он обладает высоким электросопротивлением при малом температурном коэффициенте сопротивления. Манганиновую проволоку применяют для обмоток катушек сопротивления различных приборов, работающих до 100°С, а также используют в измерительных приборах.
Константан (МНМц 40-1,5) содержит около 40 % никеля и 1,5% марганца, остальное — медь. Применяется в виде проволоки для термопар и реостатов высокого сопротивления, работающих до 500°С.
Никелевые сплавы с марганцем (НМц 2,5 и НМц 5) применяют для изготовления автомобильных свечей и радиоламп. Жаростойкие сплавы используют в электронагревательных приборах и печах сопротивления с рабочей температурой до 1200 °С. К ним относятся: хромоникелевые сплавы (нихромы) — Х20Н80, сплавы на основе никеля, хрома и железа (ферронихромы) — Х15Н60, Х25Н20; тройные сплавы железа, хрома, алюминия (фехрали, хромали) — Х13Ю4, Х17Ю5. Перечисленные сплавы представляют собой твердые растворы. При нагревании на их поверхности образуется плотная защитная пленка (Сг2О3) и закиси никеля, которая надежно предохраняет сплав от окисления.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Источник: studopedia.ru
Серебро имеет малое удельное сопротивление. Оно — хороший или плохой проводник электричества?
Серебро имеет малое удельное сопротивление. Оно — хороший или плохой проводник электричества?
Ответ эксперта
Источник: xn--b1aai8acvc.xn--p1acf
Основные параметры проводниковых материалов
Медь является наиболее распространенным металлом в электротехнике. Преимуществами меди являются: малое удельное сопротивление (ρ = 0,0172 – 0,0175 Ом × мм² / м); достаточно высокая механическая прочность (временное сопротивление разрыву 25 – 40 кг/мм²); стойкость по отношению к коррозии; хорошая обрабатываемость; легкость пайки и сварки.
В тех областях электротехники, где нужна высокая механическая прочность, твердость и сопротивляемость истиранию, применяется твердая (твердотянутая медь) медь марки МТ. Такая медь идет на изготовление проводов воздушных линий электропередач, контактных коллекторов, шин распределительных устройств, пластин коллекторов электрических машин. Твердая медь, будучи нагрета до 400 – 700 °С, а затем охлаждена, становится мягкой. Мягкая медь марки ММ идет на изготовление проволоки круглого и прямоугольного сечения, жил кабелей, обмоточных проводов.
В электротехнике нашли себе применение сплавы на основе меди – бронза и латунь.
Проводниковые материалы
Основным показателем, характеризующим проводниковые материалы, является электропроводность. В практических условиях удобнее оценивать проводниковые материалы по величине их электрического сопротивления.
В связи с этим отличают мягкие (отожженные) проводниковые металлы (в марках материалов обозначаются буквой М) и твердые (неотожженные), обозначаемые буквой Т. Наибольшей проводимостью обладают чистые металлы. Они составляют группу металлов высокой проводимости. Другую группу проводниковых материалов составляют сплавы высокого электрического сопротивления.
Проводниковые металлы с малым удельным сопротивлением
. К металлам, имеющим малое удельное сопротивление относятся: медь, алюминий, железо, серебро, вольфрам, никель и некоторые другие.
является основным проводниковым материалом. Она, кроме малого удельного сопротивления, имеет достаточно высокую механическую прочность, которая зависит от степени наклепа, высокую пластичность, позволяющую получать прокаткой тонкие листы и ленту, а протяжкой — тонкую проволоку диаметром до 0,01 мм, удовлетворительную стойкость против коррозии, относительную легкость пайки и сварки.
В качестве проводникового материала используют медь марок M1 и М0, содержащие соответственно примесей до 0,1% и до 0,05%.
Твердую (наклепанную) медь применяют для проводов контактной сети, для шин распределительных устройств, для пластин коллекторов электрических машин и пр.
Мягкую (отожженную) медь в виде проволоки круглого и прямоугольного сечения применяют в качестве токопроводящих жил кабелей и обмоточных проводов.
Сплавы меди (бронзы) имеют более высокие механические свойства, чем медь. Их используют для изготовления контактных проводов, коллекторных пластин и других токопроводящих деталей, например пружин. В качестве проводникового материала других сплавов применяют кадмиевую, кадмиево-оловянистую и бериллиевую бронзы.
является основным заменителем меди в качестве проводникового материала, так как обладает достаточно высокой электропроводностью. Электрическое сопротивление алюминия невелико, однако оно в 1,6 раза больше, чем у меди. Поэтому при одинаковой длине и общем сопротивлении сечение алюминиевого провода должно быть в 1,6 раза больше сечения медного провода. Следовательно, если имеется ограничение изделия по габаритам (например, при изготовлении обмоток электрических машин), то применение алюминиевых проводников создаст затруднения.
Алюминий широко применяется по экономическим соображениям в качестве проводникового материала в воздушных линиях электропередач, что вызвано тем, что при одинаковом электрическом сопротивлении, он почти в 2 раза легче меди. Кроме того он устойчив против коррозии, но имеет небольшую прочность.
, точнее сталь как проводниковый материал применяется редко, так как имеет высокое удельное электрическое сопротивление. Стальная проволока используется главным образом в качестве сердечников биметаллических проводов (рис.1). Стальная оцинкованная проволока высокой прочности используется в качестве сердечников сталеалюминиевых проводов для повышения их механической прочности.
Проводники постоянного тока изготовляют из армкожелеза, содержащего не более 0,03 % С.
среди всех металлов имеет самое низкое удельное электрическое сопротивление, поэтому оно применяется для изготовления электрических контактов в электрических аппаратах и как составная часть прочных припоев.
Рисунок 1 — Поперечное сечение биметаллического провода
весьма устойчива против коррозии и не растворяется в ряде кислот. Введение в платину 3-6% иридия или 5-12% родия повышает сопротивление платины окислению при температуре 1000°С и выше. Термопары из платиновой и платинородиевой проволоки применяют для измерения температур до 1500°С, из платины и ее сплавов изготовляют контакты.
Вольфрам и молибден
используют при изготовлении электровакуумных приборов. Они идут на изготовление спиралей накала, поддерживающих крючков, катодов. Тугоплавкость и высокая твердость позволяют применять вольфрам и сплавы вольфрама с молибденом для изготовления размыкающих контактов в электрических аппаратах. В электровакуумной технике применяют и другие тугоплавкие металлы: никель, тантал, ниобий и др.
сохраняет свое жидкое состояние до -39°С. Она стойка к окислению. Медь, цинк, свинец, никель, олово, серебро и золото растворяются в ртути. Ртуть применяют в качестве жидких контактов в специальных реле, выключателях и ртутных выпрямителях.
Проводниковые материалы с большим удельным сопротивлением
должны обладать стойкостью к окислению при высокой температуре, малым температурным коэффициентом сопротивления. К ним относятся медно-никелевые, никелевые и жаропрочные сплавы. Медно-никелевые электротехнические сплавы — это манганин и константан.
(МНМц 3-12) содержит около 3% никеля и 12% марганца, остальное — медь. Он обладает высоким электросопротивлением при малом температурном коэффициенте сопротивления. Манганиновую проволоку применяют для обмоток катушек сопротивления различных приборов, работающих до 100°С, а также используют в измерительных приборах.
(МНМц 40-1,5) содержит около 40 % никеля и 1,5% марганца, остальное — медь. Применяется в виде проволоки для термопар и реостатов высокого сопротивления, работающих до 500°С.
Никелевые сплавы с марганцем
(НМц 2,5 и НМц 5) применяют для изготовления автомобильных свечей и радиоламп. Жаростойкие сплавы используют в электронагревательных приборах и печах сопротивления с рабочей температурой до 1200 °С. К ним относятся: хромоникелевые сплавы (нихромы) — Х20Н80, сплавы на основе никеля, хрома и железа (ферронихромы) — Х15Н60, Х25Н20; тройные сплавы железа, хрома, алюминия (фехрали, хромали) — Х13Ю4, Х17Ю5. Перечисленные сплавы представляют собой твердые растворы. При нагревании на их поверхности образуется плотная защитная пленка (Сг2О3) и закиси никеля, которая надежно предохраняет сплав от окисления.
Алюминий
Алюминий занимает третье место по электропроводимости после серебра и меди (ρ = 0,029 Ом × мм² / м).
Алюминий уступает меди и по механическим свойствам. Мягкий алюминий марки АМ имеет прочность на разрыв 18 кг/мм². Для увеличения механической прочности алюминия его сплавляют с кремнием, железом, магнием. Для проводов воздушных линий применяют один из таких сплавов – альдрей (0,3 – 0,5 % магния, 0,4 – 0,7 % кремния, 0,2 – 0,3 % железа, остальное алюминий). Прочность на разрыв альдрея 35 кг/мм².
На линиях электропередач применяют также сталеалюминевые провода, сердцевина у которых свита из стальных проволок. Снаружи стальная жила обвита алюминиевой проволокой. В электротехнике алюминий идет на изготовление проводов, круглых и прямоугольных шин, алюминиевой фольги для конденсаторов и оболочек некоторых конструкций кабелей.
Сталь
Сталь отличается большой механической прочностью. Используемая в качестве проводникового материала сталь содержит 0,10 – 0,15 % углерода и имеет прочность на разрыв 70 – 75 кг/мм². Удельное сопротивление стали около 0,1 Ом × мм² / м, то есть сталь обладает электропроводимостью в 6 – 7 раз меньшей, чем медь.
В отличие от меди и алюминия сталь является более дешевым и менее дефицитным материалом. Большой недостаток стали – малая стойкость ее по отношению к коррозии. Для предохранения стали от коррозии ее покрывают слоем более стойкого металла (например, цинка).
Так как сталь относится к числу ферромагнитных материалов, то при протекании по стальному проводнику переменного тока сказывается явление поверхностного эффекта. Это выражается в том, что активное сопротивление проводника переменному току больше, чем постоянному току. Поэтому, исходя из условий допустимого нагрева проводов, переменный ток для проводов и шин следует применять меньший, чем постоянный ток. Кроме того, в стальном проводнике, включенном в цепь переменного тока, происходит потеря мощности на гистерезис.
Сталь используется в электротехнике для изготовления проводов, шин, сети заземления, рельсов для трамвая и электрифицированных железных дорог.
В целях экономии меди применяют биметаллические проводники. Внутренний слой биметаллического проводника образует сталь, поверх которой горячим или гальваническим способом нанесен слой меди. Оба металла образуют монолитный проводник. Медь составляет 50 % веса проволоки. Прочность на разрыв биметаллического проводника 55 – 70 кг/мм².
Источник: Кузнецов М. И., «Основы электротехники» — 9-е издание, исправленное — Москва: Высшая школа, 1964 — 560с.
1.3. Материалы высокого сопротивления
Для различных электронагревательных и электроизмерительных приборов, реостатов (пусковых, нагрузочных и пр.), где требуется высокое сопротивление, употребляются специальные сплавы. В зависимости от применения к ним предъявляются специфические требования.
Например, от материалов, используемых в измерительных приборах, требуется: высокое удельное электрическое сопротивление (от этого зависят размер и масса приборов), малый температурный коэффициент удельного сопротивления (для обеспечения стабильности электрического сопротивления прибора), достаточная стабильность удельного сопротивления во времени, малая удельная термо-ЭДС в паре с медью (иначе растет ошибка измерений), хорошая обрабатываемость. К этим материалам относится, например, сплав на основе меди с марганцем — манганин, марок МНМцЗ-12 и МНМцАЖЗ-12-0,3.
Их удельное сопротивление в отрезке температур от -100 до+100°С меняется крайне мало. Массовое применение в электротехнике получил также сплав медно-никелевый — константан, марки МНМц40-1,5, его удельное сопротивление практически не зависит от температуры. Для контактных пружин, реостатов и т.п. широко используют другой медно-никелевый сплав — нейзильбер.
Иные требования предъявляются к материалам для электронагревательных приборов. Они длительно работают при температурах около 1000°С в воздушной среде. Поэтому от них, кроме высокого сопротивления, требуется также повышенная жаростойкость (т.е. способность работать, не разрушаясь при высоких температурах в воздухе или других газообразных средах). В настоящее время для этих целей широко применяют хромоникелевые и хромоалюминиевые сплавы. Первые из них отличаются большей жаропрочностью, но они дорогие, вторые — намного дешевле, но более тверды и хрупки.
Источник: toolstver.ru