Презентация на тему: "Свойства проводников".

«Свойства проводников»

Цель альманаха

• Альманах по электроматериаловедению – это журнал, в котором будут собраны основные сведения по нескольким. темам раздела «Проводниковые материалы».
• На страницах журнала мы рассмотрим свойства проводников и их применение.
• В приложении журнала будет предложена познавательная викторина

Вопросы альманаха

• Какие материалы называют электротехническими?

• На какие группы делятся электротехнические  материалы?

• Для чего необходимо знать свойства электротехнических материалов?

• Назовите характеристики электротехнических материалов.

5. Назовите материалы высокой проводимости.

Электротехнические материалы

• Электротехнические материалы  представляют собой совокупность проводниковых, электроизоляционных, магнитных и полупроводниковых  материалов , предназначенных для работы в электрических и магнитных полях.

• это специальные материалы для изготовления электротехнических машин, аппаратов, приборов и т.д
• . Применение этих материалов в радиоэлектронике И ЭЛЕКТРОТЕХНИКЕ

обусловлено, прежде всего, их электрическими и магнитными свойствами.

• Проводники – материалы, которые обладают способностью проводить электрический ток и характеризуются весьма малым удельным электрическим сопротивлением.

• Различают:
• Проводники 1 рода (металлы и сплавы )
• Проводники 2 рода (электролиты)
• Газы и пары металлов
• Сверхпроводники и криопроводники

Для твердых проводниковых материалов (металлов и сплавов) носителями заряда являются электроны . Примерное количество электронов в металле составляет около 1 0 22 шт/см 3 , заряд электрона – величина постоянная, равная 1,6 ·10 –16 Кл.

На какие группы делятся электротехнические  материалы?

диэлектрики, проводники, полупроводники, магнитные

Для чего необходимо знать свойства электроматериалов?

чтобы создавать электрооборудование разных габаритов и масс, а также надежное в эксплуатации.

Общие свойства проводников:

• Высокая электропроводность;
• Высокая теплопроводность;
• Возникновение термо-ЭДС при контакте различных проводников;
• Линейная зависимость сопротивления от температуры (положительный температурный коэффициент удельного сопротивления –для металлов);

Общие свойства проводников:

• Достаточно высокие механические характеристики (прочность, твердость, ударная вязкость, упругость, пластичность, относительное удлинение и др.);
• Достаточно высокие физико-химические характеристики (коррозионная стойкость, нагревостойкость, влагостойкость, износостостойкость, химикостойкость и т.д.).

Основные свойства электротехнических материалов

• тепловые,
• механические,
• физико-химические,
• электрические свойства.

Высокая электропроводность –

это основная характеристика всех проводниковых материалов .

Проводники

Материалы высокой проводимости

Материалы высокого удельного сопротивления

Медь

Манганин

Материалы специального назначения

Алюминий

Константан

Вольфрам

Серебро

Сталь

Нихром

Золото

Нейзильбер

Алюмель

Фехраль

Уголь и графит

Классификация проводников 1 рода

• Материалы высокой удельной проводимости ( ρ менее 0,05 мкОм.м )
• Материалы высокого удельного сопротивления ( ρ более 0,3 мкОм.м )
• Материалы специального назначени я: контактные материалы; материалы для термопар; материалы с особыми свойствами
• Композиционные и неметаллические проводники

Материалы высокой удельной проводимости

• Материалами высокой удельной проводимости являются металлы и сплавы, у которых удельное сопротивление менее 0,05 мкОм.м.
• К этой группе относятся серебро , медь , алюминий, железо и некоторые сплавы этих металлов: латуни, бронзы, альдрей, магналий и др.

Электропроводность основных проводниковых металлов

Металл

γ, МСм/м

Серебро

ρ, мкОм  м

67– 62

Медь

0,015–0,016

Металл

57–54

Алюми-ний

0,017 9–0,018 2

γ, МСм/м

35–32

ρ, мкОм  м

Железо

0,028–0,029 5

10

0,1

Для расчетов сопротивления R провода из материала с удельным электрическим сопротивлением ρ обычно применяется формула:

где l – длина проводника;

S – площадь поперечного сечения проводника.

Основные характеристики проводников:

• Удельное электрическое сопротивление (ρ) – величина, равная отношению модуля напряженности электрического поля к модулю плотности тока.
• Удельная электрическая проводимость (γ) – величина обратная удельному электрическому сопротивлению.
• Температурный коэффициент удельного сопротивления.
• Контактная разность потенциалов и термоэлектродвижущей сила.

Теплопроводность проводников

Теплопроводность определяет способность проводников передавать тепловую энергию. Она характеризуется коэффициентом теплопроводности  т .

Коэффициент теплопроводности численно равен потоку теплоты, проходящему через площадку единичной площади, при перепаде на ее гранях температуры 1  С.

Лучше всего передают тепло металлы.

Для меди  т равен 400 Вт/мК, для серебра – 418 Вт/мК, для алюминия – 200 Вт/мК, для нержавеющей стали – 20 Вт/мК.

Медь

– металл, наиболее широко применяемый в качестве проводникового материала.

Медь обладает целым рядом ценных технологических свойств:

малым удельным сопротивлением; достаточно высокой механической прочностью;

хорошей обрабатываемостью (легко прокатывается в листы и ленты, протягивается в проволоку);

хорошей способностью к пайке и сварке; удовлетворительной стойкостью к коррозии.

Механические и электрические свойства меди существенно зависят от ее состояния и способа изготовления .

Твердотянутая медь марки МТ имеет меньшую проводимость и относительное удлинение, но большую механическую прочность, чем отожженная медь марки ММ.

Медь марки МТ применяется для изготовления волноводов, при изготовлении контактных проводов, шин РУ, коллекторных пластин ЭМ.

Медь марки ММ – для изготовления обмоточных и монтажных проводов и жил силовых кабелей.

Алюминий

– второй широко применяемый проводниковый материал. Он приблизительно в 3,5 раза легче меди и значительно ее дешевле.

На воздухе на поверхности алюминия образуется прочная оксидная пленка.

Часто в электротехнике применяются сплавы меди: латуни и бронзы ,

и сплавы алюминия: альдрей, магналий, дюраль.

Неметаллические проводниковые материалы: электротехнический угль и графит

Исходные материалы (графит, сажа проходят специальную термообработку при температуре 1200–1300 °С, затем в них добавляют связующие вещества и. Затем полученные е изделия или их заготовки (блоки) подвергают высокотемпературной обработке – обжигу в специальных печах.

В результате обжига изделия приобретают механическую прочность и способность к механической обработке. При этом уменьшается величина их удельного электрического сопротивления.

Удельное электрическое сопротивление электротехнического угля составляет 8 – 30 мкОм·м.

Неметаллические проводниковые материалы применяются для изготовления :

щеток электрических машин, контактов;

электродов для электродуговых печей и ванн, прожекторов,

непроволочных высокоумных резисторов,

Разрядников и электровакуумных приборов.

Проводниковые материалы специального назначения

  К данной категории относятся металлы и сплавы, обладающие особыми физико-химическими, механическими и электрическими свойствами .

По назначению такие материалы можно подразделить на группы :

• контактные материалы;
• материалы для изготовления термопар;
• припои;
• материалы для электровакуумных приборов.

Материалы для нагревательных элементов

• Жаростойкие сплавы – это сплавы на основе никеля, хрома, железа и других компонентов.
• Устойчивость этих сплавов к высоким температурам объясняется наличием на их поверхности оксидов хрома Cr 2 O 3 и закиси никеля NiO. Наличие железа повышает их жаропрочность.

Материалы для нагревательных элементов

• Сплавы системы «железо–никель–хром» с небольшим содержанием железа называются нихромами , а при повышенном содержании железа – ферронихромами.
• При замене в составе сплавов никеля на алюминий или хром получаются сплавы, имеющие название фехрали и хромали .
• Основная область применения жаропрочных сплавов – электронагревательные приборы, реостаты, элементы электротермической техники .
• Для электротермической техники и электрических печей большой мощности обычно используют более дешевые, чем нихром, сплавы: фехрали, хромали .

Сплавы высокого удельного сопротивления

• Сплавы для резисторов и измерительных приборов - это сплавы на основе никеля и меди: манганин, константан, нейзельберы
• Жаростойкие сплавы - это сплавы на основе никеля, хрома и железа с присадками других компонентов: нихромы и ферронихромы - фехрали, хромали.

Вопросы

• Какие материалы называют электротехническими?

• На какие группы делятся электротехнические  материалы?

• Для чего необходимо знать свойства электротехнических материалов?

• Назовите характеристики электротехнических материалов.

5. Назовите материалы высокой проводимости.

Проверь себя!

1. Электротехнические материалы  представляют собой совокупность проводниковых, электроизоляционных, магнитных и полупроводниковых материалов, предназначенных для работы в электрических и магнитных полях.

2. На какие группы делятся электротехнические  материалы?

диэлектрики, проводники, полупроводники, магнитные

3.Для чего необходимо знать свойства электроматериалов?

чтобы создавать электрооборудование разных габаритов и масс, а также надежное в эксплуатации.

4. тепловые, механические, физико-химические, электрические свойства.

5. медь, алюминий, серебро