Wartość metali zależy bezpośrednio od ich właściwości chemicznych i fizycznych. W przypadku takiego wskaźnika, jak przewodność elektryczna, zależność ta nie jest tak jednoznaczna. Najbardziej przewodzącym elektrycznie metalem, mierzonym w temperaturze pokojowej (+20 °C), jest srebro.
Ale wysokie koszty ograniczają wykorzystanie części ze srebra w elektrotechnice i mikroelektronice. Elementy srebrne w takich urządzeniach są stosowane tylko w przypadku możliwości ekonomicznych.
Fizyczne znaczenie przewodnictwa
Zastosowanie przewodników metalowych ma długą historię. Naukowcy i inżynierowie pracujący w dziedzinach nauki i technologii wykorzystujących energię elektryczną od dawna decydują się na materiały na przewody, zaciski, styki, płytki obwodów drukowanych itp. Fizyczna wielkość zwana przewodnością elektryczną pomaga określić najbardziej przewodzący elektryczność metal na świecie.
Koncepcja przewodnictwa jest odwrotna do rezystancji elektrycznej. wyrażenie ilościoweprzewodność jest związana z jednostką rezystancji, która w międzynarodowym układzie jednostek (SI) jest mierzona w omach. Jednostką przewodności elektrycznej w układzie SI jest Siemens. Rosyjskie oznaczenie tej jednostki to Sm, międzynarodowe to S. Przewodność elektryczna 1 Sm ma odcinek sieci elektrycznej o rezystancji 1 Ohm.
Przewodność
Miara zdolności substancji do przewodzenia elektryczności nazywana jest przewodnością elektryczną. Najbardziej przewodzący elektryczność metal ma najwyższy podobny wskaźnik. Ta cecha może być określona instrumentalnie dla dowolnej substancji lub medium i ma wyrażenie liczbowe. Przewodność elektryczna cylindrycznego przewodnika o jednostkowej długości i jednostkowym polu przekroju jest związana z rezystancją właściwą tego przewodnika.
Jednostką systemową przewodności jest Siemens na metr - Sm/m. Aby dowiedzieć się, który z metali jest najbardziej przewodzącym elektrycznie metalem na świecie, wystarczy porównać ich przewodność właściwą, wyznaczoną eksperymentalnie. Rezystywność można określić za pomocą specjalnego urządzenia - mikroomomierza. Te cechy są odwrotnie zależne.
Przewodnictwo metali
Sama koncepcja prądu elektrycznego jako ukierunkowanego przepływu naładowanych cząstek wydaje się bardziej harmonijna dla substancji opartych na sieciach krystalicznych charakterystycznych dla metali. Nośnikami ładunku w przypadku prądu elektrycznego w metalach są wolne elektrony, a nie jony, jak to ma miejsce w mediach ciekłych. Zostało eksperymentalnie ustalone, że gdy w metalach występuje prąd, nie manastępuje transfer cząstek materii między przewodnikami.
Substancje metaliczne różnią się od innych luźniejszymi wiązaniami na poziomie atomowym. Wewnętrzna struktura metali charakteryzuje się obecnością dużej liczby „samotnych” elektronów. które pod najmniejszym wpływem sił elektromagnetycznych tworzą ukierunkowany przepływ. Dlatego nie na próżno metale są najlepszymi przewodnikami prądu elektrycznego i to właśnie takie oddziaływania molekularne wyróżniają metal najbardziej przewodzący prąd elektryczny. Kolejna specyficzna właściwość metali opiera się na cechach strukturalnych sieci krystalicznej metali - wysokiej przewodności cieplnej.
Najlepsze przewodniki - metale
4 metale o praktycznym znaczeniu dla ich zastosowania jako przewodniki elektryczne są rozmieszczone w następującym porządku w odniesieniu do wartości przewodnictwa, mierzonej w S/m:
- Srebrny - 62 500 000.
- Miedź - 59 500 000.
- Złoto - 45 500 000.
- Aluminium - 38 000 000.
Widać, że najbardziej przewodzącym elektrycznie metalem jest srebro. Ale podobnie jak złoto służy do organizowania sieci elektrycznej tylko w szczególnych szczególnych przypadkach. Powodem są wysokie koszty.
Ale miedź i aluminium są najczęstszym wyborem dla urządzeń elektrycznych i produktów kablowych ze względu na ich niski opór elektryczny i przystępną cenę. Inne metale są rzadko używane jako przewodniki.
Czynniki wpływające na przewodnictwo metali
Nawet najbardziej przewodzący elektrycznośćmetal zmniejsza swoją przewodność, jeśli zawiera inne dodatki i zanieczyszczenia. Stopy mają inną strukturę sieci krystalicznej niż „czyste” metale. Wyróżnia się naruszeniem symetrii, pęknięć i innych wad. Przewodność również spada wraz ze wzrostem temperatury otoczenia.
Zwiększona odporność nieodłącznie związana ze stopami znajduje zastosowanie w elementach grzejnych. To nie przypadek, że z nichromu, fechralu i innych stopów wykonuje się elementy robocze pieców elektrycznych i nagrzewnic.
Najbardziej przewodzącym elektryczność metalem jest szlachetne srebro, częściej używane przez jubilerów do wybijania monet itp. Jednak w technologii i oprzyrządowaniu szeroko wykorzystuje się jego specjalne właściwości chemiczne i fizyczne. Na przykład, oprócz zastosowania w zespołach i zespołach o obniżonej rezystancji, srebrzenie chroni grupy styków przed utlenianiem. Unikalne właściwości srebra i jego stopów często sprawiają, że jego stosowanie jest uzasadnione pomimo wysokich kosztów.
