Золото хороший ли проводник

20 Ноября 2016
Согласно знаменитой поговорке, «электротехника — наука о контактах».

Любому электромонтажнику известно, что нельзя скручивать между собой медный и алюминиевый провода. Медная шина заземления или латунная стойка для платы плохо сочетаются с оцинкованными винтиками, купленными в ближайшем строительном супермаркете — коррозия может уничтожить электрический контакт. Голая алюминиевая деталь вообще может постепенно превратиться в прах, если к ней приложить даже низковольтное напряжение.

Далее приведена выдержка из ГОСТ 9.005-72 для средних атмосферных (т.е. комнатных) условий. Кликабельно.

Буква «А» означает «ограниченно допустимый в атмосферных условиях». Определение данного понятия из ГОСТ под спойлером.

Данные контакты могут применяться в изделиях, конструкционные особенности и эксплуатационные условия которых позволяют периодически возобновлять защиту контактных поверхностей нанесением рабочих или консервационных смазок, лакокрасочных покрытий или при условии допустимости коррозионного поражения контактирующих материалов для назначенного срока службы изделия.

Если серебро дешевле золота, то почему используют золото как проводник в ВУ

Несколько слов о металлах.

Оцинкованная сталь — основная рабочая лошадка народного хозяйства. В виде различных метизов «оцинковка» встречается в магазинах стройматериалов гораздо чаще, чем, например, нержавейка. Фабричные корпуса ПК, технологические ящички и шкафчики для оборудования чаще всего выполнены из оцинкованной холоднокатанной стали толщиной порядка 1мм.

Нержавеющая сталь — королева сталей: прочная, пластичная, стойкая к коррозии, электропроводная, круто выглядит. Слишком тугая, чтобы резать и гнуть её дома в промышленных масштабах. Хромистые и хромисто-никелевые нержавейки электрически плохо совместимы с цинком и «голой» сталью, зато дают надёжный контакт с медью без помощи олова.

Алюминий, а также азотированная, оксидированная и фосфатированная низколегированная сталь ограниченно совместимы при стандартных атмосферных условиях. Нержавейка марки А2 не «магнитится», но существуют и нержавеющие стали с магнитными свойствами. Магнитные свойства не влияют на коррозионную стойкость нержавеющей стали.

Алюминий и его сплавы бывают анодированные (с защитным слоем) и обычные (неанодированные). Алюминий легко обрабатывать в домашних условиях, но необходимо помнить о коррозии. Не используйте голый алюминий в качестве проводника даже с низковольтным напряжением, иначе ток медленно обратит деталь в прах.

Обработанным в мастерской алюминиевым и дюралюминиевым деталям показана полная эквипотенциальность (наведённые полями токи вроде бы по фиг, заземлять тоже можно). Алюминий совместим с цинковым покрытием, но для контакта с медью, «голой» или никелированной сталью требуется оловянная «прокладка». Ограниченно допустим контакт алюминия с нержавейкой в атмосферных условиях. Для простоты можно принять, что при контакте с другими металлами и покрытиями алюминий будет корродировать сам по себе, без помощи внешнего электричества.

Золото

Медь мягкая и довольно неаппетитно окисляется на воздухе, поэтому изделия из меди заключают в герметичную оболочку или лакируют. Латунные бляхи солдатских ремней и стойки для электронных печатных плат лучше сопротивляются окислению и выглядят аппетитнее позеленевшей меди, особенно если их периодически полировать (я про бляхи, конечно). При этом ни медь, ни её сплав с цинком (латунь) «не дружат» с чистым цинком и его покрытиями. Зато медь совмещается с хромом, никелем и нержавейкой. А если вы держите в руках какую-нибудь клемму, то она наверняка из лужёной (покрытой оловом) меди.

Олово относительно стойко к коррозии (в комнатных условиях) и электрически совместимое почти со всем, кроме чугуна, низколегированных и углеродистых сталей и магния. Не стоит паять оловом и бериллий, будьте внимательны при сборке домашнего ядерного реактора. Олово используют, чтобы из недопустимого электрического контакта получить допустимый, т.е. в качестве «прокладки». Клеммы из лужёной меди — отличный пример.

Не следует использовать олово при низких температурах — с прошлого века известна т.н. «оловянная чума» — полиморфное превращение т. н. «белого олова» в «серое» (b-Sn → a-Sn), при котором металл рассыпается в серый порошок. Причина разрушения состоит в резком увеличении удельного объёма металла (плотность b-Sn больше, чем a-Sn). Переход облегчается при контакте олова с частицами a-Sn и распространяется подобно «болезни». Наибольшую скорость распространения оловянная чума имеет при температуре —33°С; свинец и многие др. примеси её задерживают. В результате разрушения «чумой» паянных оловом сосудов с жидким топливом в 1912 погибла экспедиция Р. Скотта к Южному полюсу.

Оловянная чума (распад олова при низких температурах).

Никелем покрыты блестящие «компьютерные» винтики. Такое покрытие совместимо с медью и бронзой, латунью, оловом, хромом и нержавеющей сталью. Никель несовместим с цинком и алюминием (для алюминия лучше контакт с нержавеющей сталью, см. ниже).

Особенности коррозионной агрессивности неметаллов. Приложение 3б к ГОСТ 9.005-72:

Источник: chipinfo.pro

Площадь поперечного сечения золотой проволоки

Золото проводит электричество? 9 фактов (почему, как и использование)

Золото в чистом виде мягкое, пластичное и податливое. Поговорим об электропроводности драгоценных элементов Земли.

Золото может проводить электричество, а также является хорошим проводником тепла, но оно не широко используется в электронных приборах из-за дороговизны. Атомный номер золота 79 с атомной конфигурацией [Xe] 4f14 5d10 6s1, с одним электроном на валентной орбите, что делает его проводящим электричество.

В этой статье мы обсудим свойства электропроводности золота, его достоинства и недостатки, как рассчитать проводимость золота, ее зависимость от сопротивления и температуры, а также его использование в качестве отличного электрического проводника.

Почему золото проводит электричество?

Большинство металлов могут проводить электричество из-за присутствия электронов, создающих электрическое поле. Давайте обсудим, почему золото может проводить электричество.

Золото может проводить электричество благодаря свободным валентным электронам, которые выбиваются из оболочки и перемещаются вокруг атома, проводя электричество. Эти электроны возбуждаются/подвижны, когда им подается энергия, достаточная для того, чтобы выпрыгнуть из валентной оболочки. Кроме того, золотой металл не ржавеет/не тускнеет.

Как рассчитать электропроводность золота?

Электропроводность золота зависит от числовой плотности электронов/зарядов. Перечислим, как можно рассчитать электрическая проводимость из золота.

Электропроводность золота рассчитывается путем измерения обратной величины его удельного сопротивления (22.14 нОм·м), которое получается равным 4.5 × 10 7 С/м. Он также рассчитывается как отношение плотности тока и напряженности электрического поля в виде Дж/Е. Проводимость золота увеличивается при понижении его температуры.

Электропроводность золота находится по формуле: σ = 1/ρ = l/(RA), где σ – проводимость, ρ – удельное сопротивление, l – длина, R – сопротивление, A – площадь. Удельное сопротивление золота пропорционально произведению его сопротивления на площадь и обратно пропорционально длине.

Свойства золота

Существуют различные свойства золота, которые придают ему хорошие дирижер электричества. Подчеркнем эти свойства золота.

• Температура плавления золота 1065 0 С, а температура кипения 2856 0 C.
• Золото плотное, имеет ГЦК структуру.
• Золото является химически наименее активным элементом и образует амальгамы с Au и Hg.
• Золото не поглощает тепло и свет и, следовательно, является блестящим и хорошим проводником тепла.

Использование золота в качестве электрического проводника

Золото используется в различных электронных устройствах и инструментах как хороший проводник электричества. Давайте разъясним некоторые из применений золота в качестве электрического проводника.

• Золото используется в качестве соединителей, проводов и полос.
• Гальваническое покрытие золотом используется в медной промышленности для улучшения способности меди к пайке.
• Золото используется в качестве контакта переключателя и реле.
• Золото используется в качестве межсоединений микросхем, интегральных схем и т. д.
• Золото используется в космических кораблях для проведения электричества и стабилизации тепла.

Является ли золото хорошим проводником электричества?

Электропроводность металла зависит от полного электрического потока, проходящего через вещество. Давайте обсудим, является ли золото хорошим проводником электричества или нет.

Золото является хорошим проводником электричества, но его проводимость немного ниже, чем у меди и серебра. Золото может проводить ток благодаря своему валентному электрону, который движется при подаче напряжения. Он не тускнеет быстро и служит долго, в отличие от других металлов.

Золото настолько пластично и ковко, что его можно удлинить и превратить в тонкую, длинную проволоку и лист. Дислокация свободных электронов создает положительно заряженные дырки, которые также помогают проводить электричество.

Каково сопротивление золотой проволоки?

Сопротивление — это свойство золота противостоять потоку зарядов/электрическому потоку через него. Посмотрим, до какого процента золото может сопротивляться проходящему через него току.

Сопротивление золотой проволоки равно равно 2.44 × 10 -8 Ώ. Удельное сопротивление связано с отношением длины и площади поперечного сечения и определяется формулой R = ρl/A, где R — сопротивление провода, ρ — удельное сопротивление золота, l — длина золотой проволоки, A — площадь поперечного сечения проволоки.

Сопротивление золотой проволоки увеличивается с ее длиной и обратно пропорционально площади поперечного сечения. Это означает, что если провод толстый, сопротивление провода меньше.

Почему золото хуже проводит электричество, чем медь?

Золото является хорошим проводником электричества, а медь широко используется только в электронных устройствах и промышленности. Давайте поймем, почему золото не лучший проводник, чем медь.

Золото является плохим проводником, чем медь, потому что удельное сопротивление золота на 40% выше, чем у меди, поскольку это плотный благородный металл. К тому же золото дорого и редко встречается на Земле, поэтому для широкого применения оно не годится; медь является наименее дорогой и имеет лучшую проводимость, чем золото.

Почему золото хороший проводник тепла?

Материя, которая позволяет теплу течь от одного конца к другому, является хорошим проводником тепла. Давайте обсудим, почему золото является хорошим проводником тепла.

Золото является хорошим проводником тепла, потому что оно имеет высокую плотность атомов, которые вибрируют при захвате подаваемой тепловой энергии, которые в дальнейшем сталкиваются и передают свою энергию окружающим атомам, обеспечивая легкий поток тепловой энергии и проводимость через золотое вещество.

Заключение

Золото — это драгоценный металл, который может проводить электричество и быстро не тускнеет; следовательно, он используется во многих электронных устройствах и оборудовании, но не используется широко, потому что он дорог и редко встречается. Его проводимость плохая по сравнению с серебром и медью, но плотность золота делает его хорошим проводником тепла.

Площадь поперечного сечения золотой проволоки

Расчеты по формулам более точны, чем по таблицам, и необходимы тех случаях, когда в таблицах отсутствуют нужные данные. Сопротивление провода (в омах) вычисляется по формуле

р-удельное сопротивление (по таблице); I-длина провода, м; s-площадь поперечного сечения провода, мм 2 ; d-диаметр провода,

Длина провода из этих выражений определяется по формулам

Площадь поперечного сечения провода подсчитывается по формуле

Сопротивление R2 при температуре t2 может быть определено по формуле

a-температурный коэффициент электросопротивления (из таблицы 1), R1 — сопротивление при некоторой начальной температуре t1.

Обычно за t1 принимают 18°С, и во всех приведенных таблицах показана величина R1 для t1=18°С.

Допустимая сила тока при заданной норме плотности тока А/мм 2 находится из формулы

Необходимый диаметр провода по заданной силе тока определяют формуле

если норма нагрузки А=2 а/мм 2 , то формула принимает вид:

Ток плавления для тонких проволочек с диаметром до 0,2 мм подсчитывается по формуле

где d — диаметр провода, мм; k — постоянный коэффициент, равный для меди 0,034, для никелина 0,07, для железа 0,127. Диаметр провода отсюда будет:

Источник: photogeos.ru

Проводники, полупроводники и непроводники электричества

В прошлом уроке мы уже упоминали о проводниках и диэлектриках. Мы определили их как вещества, в которых присутствуют или отсутствуют свободные электроны. Именно они осуществляют перенос электрического заряда. В проводниках они есть, а в диэлектриках — нет.

И все же, главная особенность, которую мы будем рассматривать — это способность проводить ток или передавать электрический заряд. По этой способности вещества делят на три основных класса: проводники, полупроводники и диэлектрики. На данном уроке мы дадим определение каждому классу веществ, рассмотрим природу полупроводников, с которыми мы раньше не встречались.

Проводники

Начнем с определения.

Проводник — это тело, через которое электрические заряды могут переходить от заряженного тела к незаряженному.

• металлы
• почва
• вода с растворенными в ней солями, кислотами или щелочами
• графит

Самыми лучшими проводниками являются металлы (рисунок 1). Максимальной проводимостью обладают серебро, медь и алюминий.

Наши тела тоже проводят электричество. Мы являемся очень своеобразными проводниками. Это легко проверить, дотронувшись до любого заряженного тела, например, до лепестков электроскопа. Заряд перейдет на нас, а затем уйдет через пол в землю.

Во всех этих веществах и в нашем теле есть свободные электроны, которые и переносят заряд.

Непроводники

Диэлектрик/непроводник — это тело, через которое электрические заряды не могут переходить от заряженного тела к незаряженному.

• эбонит
• янтарь
• резина
• фарфор
• пластмасса
• шелк
• масло
• капрон
• воздух и газы
• стекло
• сухое дерево

Все эти вещества объединяет отсутствие свободных электронов. Они же применяются для изготовления изолятов или изоляции.

Полупроводники

Эти тела по способности передавать электрические заряды занимают промежуточное значение между проводниками и диэлектриками.

Полупроводник — это тело, которое не проводит электричество при низких температурах, но начинают проводить электричество при более высоких температурах.

Что это означает? Дело в том, что при низкой температуре полупроводники являются диэлектриками. Они не способны передать какой-то заряд.

Повысим температуру. Атомы вещества начинают сильнее колебаться около положений своего равновесия. Эти колебания достигают такой силы, что электроны, находящиеся на внешних оболочках атомов (валентные электроны) становятся свободными. Так полупроводник становится проводником.

Какой характерной особенностью обладают полупроводники? С повышением температуры их проводимость возрастает. Интересно, что у металлов она, наоборот, будет уменьшаться.

Обратите внимание, что эта температура не всегда является очень высокой. Например, для кремния и германия она составляет около $20 degree C$.

• оксиды и сульфаты металлов
• германий
• кремний
• некоторые органические вещества

Из-за своих свойств полупроводники широко применяются в технике. Часто их используют как своеобразные термометры. Например, их используют как температурно зависимые резисторы. Это позволяет контролировать протекание тока при определенных температурах. Когда она достигает критической отметки, какой-то участок цепи перестает проводить ток или, наоборот, начинает.

Более подробно об электрической цепи и ее составляющих мы будем говорить в следующих уроках.

Полупроводники начинают проводить электричество и при других воздействиях на них:

• воздействие света
• пропускание потока быстрых частиц
• введение примесей

Фотопроводимость — это явление повышения проводимости вещества под воздействием света.

Это явление позволяет использовать полупроводники в системах дистанционного управления и сигнализации. Можно сказать, что область применения полупроводников в технике сама по себе очень широка. Они являются составной частью микросхем в телевизорах, компьютерах, радио, используются при создании транзисторов, диодов и др.

Проводимость и электризация

Отметим важный момент. Никогда не стоит путать электризацию и проводимость.

Тела, не являющиеся проводниками, вполне могут обладать способностью наэлектризовываться.

Электризация происходит при непосредственном соприкосновении тел. Проводимость же возникает внутри тела.

В ходе электризации одно тело теряет электроны, а другое приобретает. Проводимость или электрический ток (подробнее в следующем уроке) описывает упорядоченное движение частиц внутри тела.

Упражнения

Упражнение №1

Почему заряженный электроскоп разряжается, если его шарика коснуться рукой?

Наше тело является проводником электричества. Когда мы касаемся шарика заряженного электроскопа, заряд (свободные электроны) переходит в наше тело. При нашем соприкосновении с полом и землей, заряд уйдет туда. Так происходит, если электроскоп заряжен отрицательно.

Если же электроскоп заряжен положительно, то коснувшись его, мы нейтрализуем заряд, сообщив ему некоторое количество электронов. Ведь, являясь проводником, в нашем теле имеется большое количество свободных электронов.

Упражнение №2

Почему стержень электроскопа изготавливают из металла?

Металлы — хорошие проводники. Металлический стержень может передавать заряд от шара к лепесткам.

Если сделать стержень из диэлектрика, то заряд передаваться не будет, электроскоп окажется нерабочим.

Упражнение №3

К шарику незаряженного электроскопа подносят тело, заряженное положительно, не касаясь его. Какой заряд возникнет на листочках электроскопа?

Обратите внимание, что тело не касается электроскопа. При его приближении на шаре образуется отрицательный заряд, а на лепестках — положительный.

Электрическое поле положительно заряженного тела будет действовать на электроскоп, свободные электроны придут в движение. Силы притяжения между разноименными зарядами заставят их собраться на шаре. В другой части электроскопа (на лепестках) образуется недостаток электронов, образуется положительный заряд.

Источник: obrazavr.ru