электропроводность, свойства, особенности и применение

Во многих отраслях современной промышленности очень широко используется такой материал, как медь. Электропроводность у этого металла очень высокая. Этим и объясняется целесообразность его применения прежде всего в электротехнике. Из меди получаются проводники с отличными эксплуатационными характеристиками. Конечно же, используется этот металл не только в электротехнике, но и в других отраслях промышленности. Объясняется его востребованность в том числе и такими его качествами, как стойкость к коррозионным разрушениям в ряде агрессивных сред, тугоплавкость, пластичность и т.д.

Историческая справка

Медь является металлом, известным человеку с глубокой древности. Объясняется раннее знакомство людей с эти материалом прежде всего его широкой распространенностью в природе в виде самородков. Многие ученые считают, что именно медь была первым металлом, восстановленным человеком из кислородных соединений. Когда-то горные породы просто нагревали на костре и резко остужали, в результате чего они растрескивались. Позднее восстановление меди начали производить на кострах с добавлением угля и поддувом мехами. Совершенствование этого способа в конечном итоге привело к созданию шахтной печи. Еще позже этот металл начали получать методом окислительной плавки руд.

Медь: электропроводность материала

В спокойном состоянии все свободные электроны любого металла вращаются вокруг ядра. При подключении внешнего источника воздействия они выстраиваются в определенной последовательности и становятся носителями тока. Степень способности металла пропускать сквозь себя последний и называется электропроводностью. Единицей ее измерения в Международной СИ является сименс, определяемый как 1 См = 1 Ом^-1.

Электропроводность меди очень высока. По этому показателю она превосходит все известные на сегодня неблагородные металлы. Лучше нее ток пропускает только серебро. Показатель электропроводности меди составляет 57х104 см^-1 при температуре в +20 °С. Благодаря такому своему свойству этот металл на данный момент является самым распространенным проводником из всех используемых в производственных и бытовых целях.

оС

Химические свойства

По таким характеристикам медь, электропроводность и теплопроводность которой очень высокие, занимает промежуточное положение между элементами первой триады восьмой группы и щелочными первой группы таблицы Менделеева. К основным ее химическим свойствам относят:

• склонность к комплексообразованию;

• способность давать окрашенные соединения и нерастворимые сульфиды.

Наиболее характерным для меди является двухвалентное состояние. Сходства с щелочными металлами она не имеет практически никакого. Химическая активность ее также невелика. В присутствии СО₂ или же влаги на поверхности меди образуется зеленая карбонатная пленка. Все соли меди являются ядовитыми веществами. В одно- и двухвалентном состоянии этот металл образует очень устойчивые комплексные соединения. Наибольшее значение для промышленности имеют аммиачные.

Сфера использования

Высокая тепло- и электропроводность меди определяет ее широкое применение в самых разных отраслях промышленности. Конечно же, чаще всего этот металл используется в электротехнике. Однако это далеко не единственная сфера его применения. Помимо всего прочего, медь может использоваться:

• в ювелирном деле;

• в архитектуре;

• при сборке водопроводных и отопительных систем;

• в газопроводах.

Для изготовления разного рода ювелирных изделий используется в основном сплав меди с золотом. Это позволяет увеличить стойкость украшений к деформациям и истиранию. В архитектуре медь может использоваться при облицовке кровель и фасадов. Основным преимуществом такой отделки является долговечность. К примеру, листами именно этого металла обшита крыша широко известной архитектурной достопримечательности — католического собора в немецком городе Хильдесхайме. Медная кровля этого здания надежно защищает его внутреннее пространство вот уже почти 700 лет.

Инженерные коммуникации

Основными преимуществами медных водопроводов также являются долговечность и надежность. Кроме того, этот металл способен придавать воде особые уникальные свойства, делая ее полезной для организма. Для сборки газопроводов и систем отопления медные трубы также подходят идеально — в основном благодаря своей коррозийной стойкости и пластичности. При аварийном повышении давления такие магистрали способны выдерживать гораздо большую нагрузку, чем стальные. Единственным недостатком медных трубопроводов является их дороговизна.

Электрическая проводимость меди

Медь хорошо проводит электрический ток, что предопределяет области применения данного металла. Проанализируем электрическую проводимость меди, основные области ее применения.

далее Физика: формула удельного сопротивления и закон Ома

Закон Ома является основным законом электрических цепей. Но он также позволяет объяснять многие явления природы. Например, можно объяснить, почему электричество не «бьет» птиц, которые сидят на проводах. Для физики Закон Ома является …

далее Медь: удельный вес, свойства, применение и сплавы

Медь – это металл красно-розового цвета с золотистым отливом, занимающий в таблице химических элементов 29-е место и имеющий плотность 8,93 кг/м3. Удельный вес меди составляет 8,93 г/см3, температура кипения – 2657, а плавления – 1083 градусов по Цельсию.

далее Ковкость меди. Характеристика меди

Интересно, как выглядит характеристика меди? Известно, что это элемент 11 группы 4 периода системы химических элементов Д. И. Менделеева. Его атом имеет 29 номер и обозначается символом Cu. Фактически это переходный пластичный металл розовато-золотистого цвета.

далее Медь — это тело или вещество? Свойства меди

Медь — это тело или вещество? Характеристика элемента меди, простого вещества. Сплавы меди. Применение меди и ее соединений. Физические и химические свойства элемента.

далее Что это — теплопроводность в физике?

Что такое теплопроводность и какова ее физическая природа. Математическое выражение для теплопроводности. Способы передачи тепла. Коэффициент теплопроводности для твердых тел и текучей материи. Конвекция в жидкостях и газах и круговорот воды в природе.

далее Как называется сплав олова и меди?

На протяжении многих тысячелетий человек экспериментировал с различными металлами и получал из них всё более высокопрочные сплавы. Для этого использовались самые различные химические элементы. Бронзовый век – эпоха, во время которой стал популярным сплав олова и меди (CuSn6). Что это за материал и почему он был столь популярен?

далее

Теплопроводность	394,279 вт/(м·К) при +20 оС
Электрическое сопротивление	1,68·10-8 Ом·м
Коэффициент линейного расширения	17,0·10-6
Твердость	350 Мн/м2
Предел прочности при растяжении	220 Мн/м2

Что представляет собой электротехническая медь

При ответе на вопрос, что собой представляет электротехническая медь, совсем не обязательно изучать лекции по такой науке, как  химия, и заучивать определенные прописные термины. Достаточно обратить внимание на самые важные технические и эксплуатационные характеристики меди. Стоит рассмотреть основные методы ее получения, сферу применения, а также упомянуть о тех, кто занимается производством меди, предназначенной для нужд мировой электротехнической промышленности.

Если учесть тот факт, что примерно 80% от всей добываемой сейчас меди получаются в итоге переработки разных сульфидных руд, можно отметить, что материал отличается повышенными показателями себестоимости. Она обычно оправдана достаточно широким спектром ее использования.

Основные характеристики меди – электротехнической и стандартной

Медь, как материал, имеет по всем параметрам уникальное сочетание самых разных свойств. Среди них можно отметить такие преимущественные характеристики, как:

• Идеальные параметры стойкости к разрушительной коррозии;
• Высокий уровень эластичности;
• Наличие привлекательного цвета, а также фактуры;
• Высокие параметры проводимости тепла;
• Идеальная электропроводность.

После того, как медь полностью очищается от разнообразных примесей, она принимает розоватый оттенок на изломе, а также становится очень мягкой по структуре. Удаление большого количества разнообразных примесей в значительной степени повышает ее электро- и теплопроводность. По этой причине большая часть всей изготовленной меди идет на то, чтобы из нее были изготовлены разные электротехнические изделия.

В большом количестве случаев для достижения основных электротехнических нужд используется специальная чистая с технической точки зрения медь. В ней содержится примерно 0,02-0,04% кислорода. Для изделий, которые требуют максимальных показателей электропроводности, используют специальную, не имеющую в своем составе кислород, медь.

Среди самых важных качественных характеристик можно отметить такие факторы, как:

• Удельный вес примерно равен 8,93 г/cм3;
• Параметры сопротивления при 20 градусах равны примерно 0,0167 Ом х мм2/м;
• Показатели температуры для эффективного плавления, которая    составляет 1083 градусов.

В настоящее время предприятия из качественной меди производят самые разные  изделия, к которым можно отнести провода, кабели, обмотки для трансформаторов, а также электротехнические шины.

Основные методы получения меди

Качественная электротехническая медь представляет собой чистый металл, потому что любая, даже незначительная примесь значительно снижает показатели электропроводности. Например, всего 0,002 % такого вещества, как алюминий, несмотря на то, что он тоже является проводником, в состоянии привести к тому, что степень проводимости снизится примерно на 10%. Чего уж говорить о тех примесях, которые не являются проводниками вообще. Именно по этой причине любой технический брак не может быть допустимым.

Чтобы получить максимально качественную и чистую  медь, используется метод, который называется электрорафинированием, он основан на таком процессе, как электролиз. Производятся идеальные условия, способствующие отделению примесей от частиц самой меди. Обычно они оседают на одном каком-то электроде, потому в результате можно получить особую электромеханическую медь, чистота которой составляет 99,999%, от требуемого уровня, предназначенного для разных электротехнических нужд.

Можно отметить еще одну достаточно важную сферу применения – изготовление сплавов на основе меди или с добавлением ее. Интересным является то, что мягкая по структуре медь в сочетании с иными металлами образует совершенно не мягкие, но, наоборот, очень твердые сплавы, то есть растворы. В них атомы от разнообразных  металлов распределяются очень равномерно.

Если добавить в красную медь специальный продукт огневого процесса рафинирования, добавление небольшого количества мышьяка серьезно увеличит параметры ее прочности, но одновременно с этим будут ухудшены возможности такого процесса, как сварка.

Область применения меди

По показателям востребованности, весь объем меди, которая потребляется на мировом рынке, «расходится» в таких пропорциях:

• Современная электротехника и подобные качественные изделия – примерно 70%;
• Конструкционные элементы строительных объектов – 15%;
• Детали от машин и иных элементов  – около 5%;
• Разнообразные транспортные области составляют 4%;
• На все остальное и на военные нужды в том числе приходится примерно 6%.

Относительно отраслей современной промышленности, то здесь первое место отведено именно строительству. К ней относится около 40% от общего объема меди, которая производится на данный момент.

Такая область современной промышленности, как электроника, забирает примерно 25%, на сферу машиностроения приходится 14 %, а на транспортную область около 11%. На широко потребление идет остаток в 9%.

Так как низкокислородная и не имеющая кислорода медь обладает идеальными литьевыми качествами, она может применяться в процессе изготовления выполненных из мели  труб, для производства химико-технологического качественного современного оборудования, производительных автомобильных радиаторов и стандартных бытовых труб водопровода.

Производители качественной меди

Вся  медь должна полностью соответствовать требованиям ГОСТа 434-78. По ним выпускают специальные медные шины такие промышленные предприятия, как:

• ГМК «Норильский никель», являющийся одним из самых крупным и основных производителей на территории России;
• Холдинг УГМК;
• ЗАО «Русская медная компания». В  компании находится 11 предприятий в Казахстане и четырех крупных областей России.

Это крупные предприятия, но есть и более мелкие.

Разнообразные полезные детали

Общая технология изготовления медных шин является одинаковой на всех без исключения предприятиях, но современного покупателя интересует стоимость, которая при высоком качестве будет более доступной. Стоит отметить, что современные предприятия России соревнуются не в параметрах качества, так как оно у всех довольно высокое, но исключительно в стоимостной политике.

Чтобы достигнуть определенных условий в процессе работы основных токоведущих деталей, при  изготовлении применяются разные инновационные решения и современные технические подходы:

• Полоса коллектора, то есть определенный сплав серебра и качественной меди, который превосходит обычную чистую по качеству медь по основным техническим и эксплуатационным качествам;
• Электротехнические используемые в промышленности профили, имеющие    прямоугольную форму особого назначения;
• Совершенно твердые, имеющие чистую  поверхность и полутвердые шины;
• Есть шины со специальным закруглением всех малых по параметрам сторон производимого сечения и так далее.

По причине подобного закругления можно достигнуть стойкости присутствующего покрытия изоляции, так как нет каких-либо резких по форме изгибов на всех углах. Также серьезно экономится общее количество меди без одновременной потери качественной проводимости. Еще одним преимуществом является эффективное распределение всей токовой нагрузки, причем максимально одинаково по всему сечению.

Шины, которые имеют более высокую чистоту всей присутствующей поверхности, предназначены для определенного электролитического покрытия участка следующего контакта серебром. Таким образом, можно достигнуть значительного снижения величины общего показателя сопротивления контакта.

По вопросам приобретениря кабелей из качественной электротехнической меди:

Медь в электротехнике — от добычи до кабеля

Медь относится к материалам высокой проводимости. Это материалы у которых величина удельного сопротивления меньше одной десятой микроома на метр. Для меди эта величина составляет 0,017-0,018мкОм*м. Также медь это проводник по электрическим свойствам и диамагнетик по магнитным свойствам.

Как получают медь?

Медь, используемая в проводах и кабелях достаточно высокой чистоты. Для её получения используют медные руды (сульфидные, оксидные и смешанные). Напомню, что такое сульфидные руды — это ископаемое сырье, которое добывается в природе и состоит из тяжелого металла (руда), серы(сульфид) и разных примесей.

На долю сульфидных руд приходится почти вся добыча и запасы меди (среди рудной добычи). Самыми распространенными минералами по залежам и целесообразности добычи среди сульфидных руд являются — халькопирит (CuFeS2), халькозин (Cu2S), борнит (Cu5FeS4).

название минерала	хим.формула	% меди	цвет
халькопирит	CuFeS2	34,5	золотой, желтый
халькозин	Cu2S	79,8	черный, серый, синий
борнит	Cu5FeS4	63,3	красный, медный

В общем, на первом этапе добывают медьсодержащие руды.

Затем добытые руды необходимо очистить от всех примесей и посторонних металлов, чтобы на выходе получилась медь. Для этих целей используют следующие методы: пирометаллургический, гидрометаллургический и электролиз. Например, после пирометаллургического метода мы получим слитки меди, в которых самой меди будет 90 процентов. Неплохо, однако можно и лучше.

Затем эту черновую медь доводят до 99,99% чистоты методом электролитической очистки и мы получаем то, что и используется в энергетике.

Влияние примесей на свойства меди

Вопрос чистоты меди достаточно важен:

• при наличии 0,02% примеси алюминия электропроводность снижается примерно на 10%. А ведь алюминий достаточно хороший проводник
• при наличии 0,1% фосфора сопротивление увеличивается на 55%, следовательно проводимость уменьшается, как величина обратная сопротивлению
• если в меди будет висмут или свинец в количестве более 0,001%, то это вызывает красноломкость (растрескивание при горячей обработке давлением)
• кислород в меди затрудняет пайку и увеличивает удельное сопротивление. Чтобы этого избежать вводят присадку фосфора
• водород — образует микротрещины и повышает ломкость

Если присутствует несколько примесей, то бывают ситуации, что они взаимодействуют и их влияние увеличивается в разы.

Для использования меди для передачи электричества наличие примесей оказывает только негативный эффект.

Марки меди для электротехники и вообще

Марки меди состоят из буквы “М”, что значит медь. Далее следует цифра от 0 до 4. Иногда затем встречается одна из букв, которые характеризуют способ получения металла: к — катодный, р — раскисленная с низким остаточным фосфором, ф — раскисленная с высоким остаточным фосфором, б — бескислородная. Бескислородная это М0, а раскисленная — М1. Существуют множество марок меди, рассмотрим некоторые:

Специальная марка меди — М1Е. Это электротехническая медь, которая выпускается в виде шин, прутков различного диаметра и сечения. Она бывает особо твердой, твердой, полутвердой и мягкой. Проводимость у мягкой меди на пару процентов выше.

Выпускается в форме шин, прутков, круга. Прутья в свою очередь имеют диаметр от 5 до 40мм и форму сечения — круг, квадрат, шестигранник. У данного типа меди ограниченный срок хранения — до года у мягкой и полгода — у твердой.

Медные сплавы в электротехнике

Существуют различные сплавы меди, среди них бронза, латунь и прочие. У некоторых из них нашлось применение и в энергетике. Рассмотрим эти сплавы.

Бронзы — сплавы меди с оловом, алюминием, кремнием, свинцом. Среди прочих примесей самыми высокими электропроводностями отличаются (в порядке уменьшения электропроводности): кадмиевая, хромистая и бериллиевая бронзы. Самая же распространенная оловянная бронза имеет низкий показатель электропроводности. Бронзы используются для изготовления контактов, пружинных контактов, пластин в деталях электрических машин, проводов повышенной прочности.

Латуни — сплав меди с цинком (эти два вещества составляют большую часть сплава) и других примесей. Процентная доля цинка доходит до 43%. Используют для пружинящих контактов, штепсельных разъемов.

Манганин — сплав меди с добавкой марганца и никеля. Применяется для изготовления добавочных резисторов и шунтов в измерительной технике. Если вместо меди использовать серебро, то электрические свойства улучшаются.

В данной статье приведены элементарные понятия о применении меди в энергетике, более глубокое изучение возможно при освоении специальной технической литературы по данной теме.

Сохраните в закладки или поделитесь с друзьями

---

---

Последние статьи

---

Самое популярное

характеристики, свойства и сферы применения

Одним из самых востребованных металлов в отраслях промышленности является медь. Наиболее широкое распространение она получила в электрике и электронике. Чаще всего ее применяют при изготовлении обмоток для электродвигателей и трансформаторов. Основная причина использования именно этого материала заключается в том, что медь обладает самым низким из существующих в настоящий момент материалов удельным электрическим сопротивлением. Пока не появится новый материал с более низкой величиной этого показателя, можно с уверенностью говорить о том, что замены у меди не будет.

Общая характеристика меди

Говоря про медь, необходимо сказать, что еще на заре электрической эры она стала использоваться в производстве электротехники. Применять ее стали во многом по причине уникальных свойств, которыми обладает этот сплав. Сам по себе он представляет материал, отличающийся высокими свойствами в плане пластичности и обладающий хорошей ковкостью.

Наряду с теплопроводностью меди, одним из самых главных ее достоинств является высокая электропроводность. Именно благодаря этому свойству медь и получила широкое распространение в энергетических установках, в которых она выступает в качестве универсального проводника. Наиболее ценным материалом является электролитическая медь, обладающая высокой степенью чистоты -99,95%. Благодаря этому материалу появляется возможность для производства кабелей.

Плюсы использования электролитической меди

Применение электролитической меди позволяет добиться следующего:

• Обеспечить высокую электропроводность;
• Добиться отличной способности к уложению;
• Обеспечить высокую степень пластичности.

Сферы применения

Кабельная продукция, изготавливаемая из электролитической меди, получила широкое распространение в различных отраслях. Чаще всего она применяется в следующих сферах:

• электроиндустрия;
• электроприборы;
• автомобилестроение;
• производство компьютерной техники.

Чему равно удельное сопротивление?

Чтобы понимать, что собой представляет медь и его характеристики, необходимо разобраться с основным параметром этого металла — удельным сопротивлением. Его следует знать и использовать при выполнении расчетов.

Под удельным сопротивлением принято понимать физическую величину, которая характеризуется как способность металла проводить электрический ток.

Знать эту величину необходимо еще и для того, чтобы правильно произвести расчет электрического сопротивления проводника. При расчетах также ориентируются на его геометрические размеры. При проведении расчетов используют следующую формулу:

R = р l / S

Это формула многим хорошо знакома. Пользуясь ею, можно легко рассчитать сопротивление медного кабеля, ориентируясь только на характеристики электрической сети. Она позволяет вычислить мощность, которая неэффективно расходуется на нагрев сердечника кабеля. Кроме этого, подобная формула позволяет выполнить расчеты сопротивления любого кабеля. При этом не имеет значения, какой материал использовался для изготовления кабеля — медь, алюминий или какой-то другой сплав.

Такой параметр, как удельное электрическое сопротивление измеряется в Ом*мм2/м. Этот показатель для медной проводки, проложенной в квартире, составляет 0,0175 Ом*мм2/м. Если попробовать поискать альтернативу меди — материал, который можно было бы использовать вместо нее, то единственным подходящим можно считать только серебро, у которого удельное сопротивление составляет 0,016 Ом*мм2/м. Однако необходимо обращать внимание при выборе материала не только на удельное сопротивление, но еще и на обратную проводимость. Эта величина измеряется в Сименсах (См).

Сименс = 1/ Ом.

У меди любого веса этот параметр состав равен 58 100 000 См/м. Что касается серебра, то величина обратной проводимости у нее равна 62 500 000 См/м.

В нашем мире высоких технологий, когда в каждом доме имеется большое количество электротехнических устройств и установок, значение такого материала, как медь просто неоценимо. Этот материал используют для изготовления проводки, без которой не обходится ни одно помещение. Если бы меди не существовало, тогда человеку пришлось использовать провода из других доступных материалов, например, из алюминия. Однако в этом случае пришлось бы столкнуться с одной проблемой. Все дело в том, что у этого материала удельная проводимость гораздо меньше, чем у медных проводников.

Удельное сопротивление

Использование материалов с низкой электро- и теплопроводностью любого веса ведет к большим потерям электроэнергии. А это влияет на потерю мощности у используемого оборудования. Большинство специалистов в качестве основного материала для изготовления проводов с изоляцией называют медь. Она является главным материалом, из которого изготавливаются отдельные элементы оборудования, работающего от электрического тока.

• Платы, устанавливаемые в компьютерах, оснащаются протравленными медными дорожками.
• Медь также используется для изготовления самых разных элементов, применяемых в электронных устройствах.
• В трансформаторах и электродвигателях она представлена обмоткой, которая изготавливается из этого материала.

Можно не сомневаться, что расширение сфер применения этого материала будет происходить с дальнейшим развитием технического прогресса. Хотя, кроме меди, существуют и другие материалы, но все же конструктора при создании оборудования и различных установок используют медь. Главная причина востребованности этого материала заключается в хорошей электрической и теплопроводности этого металла, которую он обеспечивает в условиях комнатной температуры.

Температурный коэффициент сопротивления

Свойством уменьшения проводимости с повышением температуры обладают все металлы с любой теплопроводностью. При понижении температуры проводимость возрастает. Особенно интересным специалисты называют свойство уменьшения сопротивления с понижением температуры. Ведь в этом случае, когда в комнате температура снижается до определенной величины, у проводника может исчезнуть электрическое сопротивление и он перейдет в класс сверхпроводников.

Для того чтобы определить показатель сопротивления конкретного проводника определенного веса в условиях комнатной температуры, существует коэффициент критического сопротивления. Он представляет собой величину, которая показывает изменение сопротивления участка цепи при изменении температуры на один Кельвин. Для выполнения расчета электрического сопротивления медного проводника в определенном временном промежутке используют следующую формулу:

ΔR = α*R*ΔT, где α — температурный коэффициент электрического сопротивления.

Заключение

Медь — материал, который широко применяют в электронике. Его используют не только в обмотке и схемах, но и в качестве металла для изготовления кабельной продукции. Чтобы техника и оборудование работали эффективно, необходимо правильно рассчитать удельное сопротивление проводки, прокладываемой в квартире. Для этого существует определенная формула. Зная её, можно произвести расчет, который позволяет узнать оптимальную величину сечения кабеля. В этом случае можно избежать потери мощности оборудования и обеспечить эффективность его использования.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

 

С

Свойства меди зависят от ее атомной структуры. Такие свойства, как термодинамические, магнитные, упругость определяются строением кристаллической решетки и не зависят, или очень мало зависят от ее дефектов и наличия в ней чужеродных атомов. В то же время такие свойства, как электро- и теплопроводность, механические, усталостные, оптические, коррозионные и другие сильно зависят от дефектов кристаллической решетки и наличия в ней чужеродных атомов.

Атомный номер меди 29. Электронная конфигурация свободного атома меди в нормальном состоянии (0 К) IS² 2S² 2р⁶ 3S² Зр⁶ 3d¹⁰ 4S¹, основной терм — 2S 1/2.

Медь, встречающаяся в природе, состоит из стабильных изотопов ⁶³Cu (69,1%) и ⁶⁵Си (30,9%).

Медь изоморфна и кристаллизуется с образованием гранецентрированной кубической ре- шепси со структурой типа Al Период кристаллической решетки меди, равный 0,36074 нм при температуре 18С, практически не зависит от чистоты меди..

Медь является уникальным электро- и теплопроводящим металлом и уступает по этим характеристикам только серебру.

Высокая электропроводность элементов подгруппы меди (Си, Ag, Au) по сравнению с другими элементами объясняется большим числом свободных электронов, способных переносить электрический заряд. Электропроводность металлов согласно квантовой теории зависит не от общего числа электронов, свободно движущихся в единице объема, а от числа таких электронов, для которых имеются еще незаполненные энергетические уровни, образующие зону проводимости. Это число называется эффективным электронным числом (nэфф).

За эталон электросопротивления принята отожженная проволока из электролитической меди чистотой 99,9% с плотностью 8,89 г/см , длиной 1 м и массой 1 г. Электросопротивление такой проволоки при температуре 20С — 0,15328 0м, удельное электросопротивление при этой температуре, составляющее 0,017241 мк*Ом*м, принято за эталон 100% электропроводности по IACS.

Удельная электропроводность такой проволоки составляет 58 МСм/м.

Для бескислородной меди высокой чистоты, содержащей примеси, %: Fe — 0,0005; Sb — 0,0001; Pb — 0,00005; Sn — 0,00005; Ni — 0,0001; Bi — 0,0001; Ag — 0,00003; As — 0,0001; Те — 0,0001; Se — 0,0001; S — 0,0001; С — 0,0008, получены следующие характеристики:

Удельное электросопротивление при 20С, мк*Ом*м                              0,0167

Удельная электропроводность, МСм/м                          59,88

Электропроводность при 20С (IACS), %:

объемная                                                                                                               103,6

по массе                                                                                                                 102,3

Наиболее отрицательное влияние на электропроводность меди оказывают элементы с резким отличием химических свойств.

Электросопротивление меди изменяется пропорционально содержанию примесей, если они в определенных пределах образуют с медью твердые растворы. Растворимые в меди примеси в большей степени снижают ее электропроводность по сравнению с примесями, образующими с медью гетерогенные сплавы. В гетерогенных сплавах электросопротивление меди зависит не только от содержания примесей, но и от формы расположения и распределения гетерогенной фазы.

Влияние примесей на электропроводность кислородсодержащей меди отличается от влияния их на бескислородную медь. Многие элементы-примеси образуют с кислородом оксиды, которые оказывают меньшее влияние на электропроводность меди, чем соответствующие металлы.

Серебро, мышьяк, висмут, селен, сера и теллур при содержании их в меди < 0,05% каждого не образуют стабильных оксидов, поэтому влияние кислорода на их поведение невелико.

. .

 

 

 

Теплопроводность меди – как влияет на свойства меди? + Видео

Высокая теплопроводность меди наряду с другими замечательными свойствами определила этому металлу значимое место в истории развития человеческой цивилизации. Изделия из меди и ее сплавов используются практически во всех сферах нашей жизни.  

1 Медь – коротко про теплопроводность

Теплопроводностью называют процесс переноса энергии частиц (электронов, атомов, молекул) более нагретых участков тела к частицам менее нагретых его участков. Такой теплообмен приводит к выравниванию температуры. Вдоль тела переносится только энергия, вещество не перемещается. Характеристикой способности проводить тепло является коэффициент теплопроводности, численно равный количеству теплоты, которая проходит через материал площадью 1 м², толщиной 1 м, за 1 секунду при единичном градиенте температуры.

Рекомендуем ознакомиться

Коэффициент теплопроводности меди при температуре 20–100 °С составляет 394 Вт/(м*К) – выше только у серебра. Стальной прокат уступает меди по этому показателю почти в 9 раз, а железо – в 6. Различные примеси по-разному влияют на физические свойства металлов. У меди скорость передачи тепла снижается при добавлении в материал или попадании в результате технологического процесса таких веществ, как:

• алюминий;
• железо;
• кислород;
• мышьяк;
• сурьма;
• сера;
• селен;
• фосфор.

Высокая теплопроводность характеризуется быстрым распространением энергии нагрева по всему объему предмета. Эта способность обеспечила меди широкое применение в любых системах теплообмена. Ее используют при изготовлении трубок и радиаторов холодильников, кондиционеров, вакуумных установок, автомашин для отвода избыточного тепла охлаждающей жидкости. В отопительных приборах подобные изделия из меди служат для обогрева.

Способность меди проводить тепло снижается при нагреве. Значения коэффициента теплопроводности меди в воздухе зависит от температуры последнего, которая влияет на теплоотдачу (охлаждение). Чем выше температура окружающей среды, тем медленнее остывает металл и ниже его теплопроводность. Поэтому во всех теплообменниках используют принудительный обдув вентилятором – это повышает эффективность работы устройств и одновременно поддерживает тепловую проводимость на оптимальном уровне.

2 Теплопроводность алюминия и меди – какой металл лучше?

Теплопроводность алюминия и меди различна – у первого она меньше, чем у второго, в 1,5 раза. У алюминия этот параметр составляет 202–236 Вт/(м*К) и является достаточно высоким по сравнению с другими металлами, но ниже, чем у золота, меди, серебра. Область применения алюминия и меди, где требуется высокая теплопроводность, зависит от ряда других свойств этих материалов.

Алюминий не уступает меди по антикоррозионным свойствам и превосходит в следующих показателях:

• плотность (удельный вес) алюминия меньше в 3 раза;
• стоимость – ниже в 3,5 раза.

Аналогичное изделие, но выполненное из алюминия, значительно легче, чем из меди. Так как по весу металла требуется меньше в 3 раза, а цена его ниже в 3,5 раза, то алюминиевая деталь может быть дешевле примерно в 10 раз. Благодаря этому и высокой теплопроводности алюминий нашел широкое применение при производстве посуды, пищевой фольги для духовок. Так как этот металл мягкий, то в чистом виде не используется – распространены в основном его сплавы (наиболее известный – дюралюминий).

В различных теплообменниках главное – это скорость отдачи избыточной энергии в окружающую среду. Эта задача решается интенсивным обдувом радиатора посредством вентилятора. При этом меньшая теплопроводность алюминия практически не отражается на качестве охлаждения, а оборудование, устройства получаются значительно легче и дешевле (к примеру, компьютерная и бытовая техника). В последнее время в производстве наметилась тенденция к замене в системах кондиционирования медных трубок на алюминиевые.

Медь практически незаменима в радиопромышленности, электронике в качестве токопроводящего материала. Благодаря высокой пластичности из нее можно вытягивать проволоку диаметром до 0,005 мм и делать другие очень тонкие токопроводящие соединения, используемые для электронных приборов. Более высокая, чем у алюминия, проводимость обеспечивает минимальные потери и меньший нагрев радиоэлементов. Теплопроводность позволяет эффективно отводить выделяемое при работе тепло на внешние элементы устройств – корпус, подводящие контакты (к примеру, микросхемы, современные микропроцессоры).

Шаблоны из меди используют при сварке, когда необходимо на стальную деталь сделать наплавку нужной формы. Высока теплопроводность не позволит медному шаблону соединиться с приваренным металлом. Алюминий в таких случаях применять нельзя, так как велика вероятность его расплавления или прожига. Медь также используют при сварке угольной дугой – стержень из этого материала служит неплавящимся катодом.

3 Минусы высокой теплопроводности

Низкая теплопроводность во многих случаях является нужным свойством – на этом основана теплоизоляция. Использование медных труб в системах отопления приводит к гораздо большим потерям тепла, чем при применении магистралей и разводок из других материалов. Медные трубопроводы требуют более тщательной теплоизоляции.

У меди высокая теплопроводность, что обуславливает достаточно сложный процесс монтажных и других работ, имеющих свою специфику. Сварка, пайка, резка меди требует более концентрированного нагрева, чем для стали, и зачастую предварительного и сопутствующего подогрева металла.

При газовой сварке меди необходимо использование горелок мощностью на 1–2 номера выше, чем для стальных деталей такой же толщины. Если медь толще 8–10 мм, рекомендуется работать с двумя или даже тремя горелками (часто сварку производят одной, а другими осуществляют подогрев). Сварочные работы на переменном токе электродами сопровождаются повышенным разбрызгиванием металла. Резак, достаточный для толщины высокохромистой стали в 300 мм, подойдет для резки латуни, бронзы (сплавы меди) толщиной до 150 мм, а чистой меди всего в 50 мм. Все работы связаны с значительно большими затратами на расходные материалы.

4 Как у меди повысить теплопроводность?

Медь – один из главных компонентов в электронике, используется во всех микросхемах. Она отводит и рассеивает тепло, образующееся при прохождении тока. Ограничение быстродействия компьютеров обусловлено увеличением нагрева процессора и других элементов схем при росте тактовой частоты. Разбиение на несколько ядер, работающих одновременно, и другие способы борьбы с перегревом себя исчерпали. В настоящее время ведутся разработки, направленные на получение проводников с более высокой электропроводимостью и теплопроводностью.

Открытый недавно учеными графен способен значительно увеличить теплопроводность медных проводников и их возможность к рассеиванию тепла. При проведении эксперимента слой меди покрыли графеном со всех сторон. Это улучшило теплоотдачу проводника на 25 %. Как объяснили ученые, новое вещество меняет структуру передачи тепла и позволяет энергии двигаться в металле свободнее. Изобретение находится на стадии доработки – при эксперименте использовался медный проводник гораздо больших размеров, чем в процессоре.

Высокая электропроводность — медь — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Высокая электропроводность — медь

Cтраница 1

Высокая электропроводность меди обусловливает ее пь мущественное применение в электротехнике как проводниковог металла. После серебра медь стоит на втором месте по электропроводности.  [2]

Высокая электропроводность меди резко снижается от присутствия легирующих компонентов и поэтому остаточные концентрации элемента раскислителя должны быть минимальными.  [4]

Высокая электропроводность меди обусловила широкое ее применение для токопроводящих устройств, высокая теплопроводность — для теплообменных аппаратов. С повышением примесей в меди электропроводность ее резко снижается.  [5]

Высокая электропроводность меди позволяет широко применять ее в электротехнике, электронике и радиопромышленности в качестве токопроводящего материала. Из нее изготавливают провода, контакты и др. Высокая теплопроводность меди обеспечила ее применение в нагревателях и холодильниках.  [6]

На высокой электропроводности меди основано применение ее в электротехнической промышленности Все три металла подгруппы меди ковки и тягучи Особенно хорошо эти качества выражены у золота, из 1 г которого можно вытянуть нить длиной до 3 км.  [8]

Например, высокая электропроводность меди и ее практически полное отсутствие у кварца объясняются в конечном счете именно квантовыми эффектами. Существование постоянных магнитов и сверхпроводников представляет собой особенно яркие примеры проявления квантовых эффектов в макромире.  [9]

Порошковые сплавы позволяют соединить жаро — и износостойкость вольфрама, молибдена, никеля и графита с высокой электропроводностью меди и серебра.  [10]

Порошковые сплавы позволяют соединить хорошую жаростойкость и износоустойчивость вольфрама, молибдена, никеля или графита с высокой электропроводностью меди и серебра. Из таких порошков изготовляются электрические контакты.  [11]

Медь как металл высокой пластичности хорошо сваривается всеми видами термомеханического класса, кроме контактной. Контактная сварка затруднена в связи с высокой электропроводностью меди и малым переходным электрическим сенротивлением.  [12]

Медь как металл высокой пластичности хорошо сваривается всеми видами термомеханического класса, кроме контактной. Контактная сварка затруднена в связи с высокой электропроводностью меди и малым переходным электрическим сопротивлением.  [13]

В последнее время в электротехнике получили значительное распространение контактные металлокерамич. Для точечной сварки получили применение медно-вольфрамовые псевдосплавы, соединяющие в себе твердость и темп-рную устойчивость вольфрама с высокой электропроводностью меди. Пористые металлы, имеющие разнообразное применение, производятся только металлокерамич. В настоящее время получили довольно значительное распространение пористые бронзо-графитовые подшипники, содержащие ок. Смазка в пористых подшипниках может подаваться не только обычным путем между внутренними стенками вкладыша и валом, но также на внешнюю стенку вкладыша, откуда она фильтруется на вал.  [14]

Страницы:      1