Мед: електрическа проводимост, свойства, характеристики и приложения
В много отрасли на съвременната индустрияМатериал като мед е широко използван. Електрическата проводимост на този метал е много висока. Това обяснява и възможността за прилагането му на първо място в електротехниката. Медни проводници са получени с отлични резултати. Разбира се, този метал се използва не само в областта на електротехниката, но и в други индустрии. Поради значение включително неговите качества като устойчивост на корозивни унищожаване в някои корозивна среда, огнеупорност, пластичност и т.н.
Исторически контекст
Медта е метал, за който човек знаеот древността. Ранното запознаване на хората с този материал се обяснява преди всичко с широкото му разпространение в природата под формата на nuggets. Много учени вярват, че медта е първият метал, човек, възстановен от кислородни съединения. Някога, скалите просто се нагряваха на огън и драстично се охлаждаха, което ги караше да се спукат. По-късно възстановяването на мед започва да се произвежда върху огньовете с добавяне на въглища и разпенващ кожи. Подобряването на този метод в крайна сметка доведе до създаването на шахта пещ. Още по-късно този метал започва да се произвежда по метода на окислително топене на руди.
Мед: електрическата проводимост на материала
В спокойно състояние всички свободни електронивсеки метал се върти около ядрото. Когато свързвате външен източник на удар, те са подредени в определена последователност и стават носители на ток. Степента на способност на метала да премине през последната се нарича електрическа проводимост. Единицата за измерването му в международната SI е Siemens, дефинирана като 1 cm = 1 Ω-1.
Електрическата проводимост на медта е много висока. На този индикатор надхвърля всички познати днес благородни метали. По-добре от течението й минава само сребро. Индикаторът за електрическата проводимост на медта е 57х104 см-1 при температура от +20 ° С. Благодарение на това свойство този метал в момента е най-широко използваният диригент от всички използвани за производство и битови цели.
Медта издържа перфектно електрическитовар и освен това е надежден и издръжлив. Между другото, този метал се характеризира с висока точка на топене (1083.4 ° С). И това, от своя страна, позволява медта да работи дълго време в отоплявано състояние. Като разпространение като текущ диригент, само този алуминий може да се конкурира с този метал.
Влияние на примесите върху електрическата проводимост на медта
Разбира се, в нашето време за топене на товачервеният метал използва много по-модерни техники, отколкото в древността. Въпреки това, дори и днес е почти невъзможно да се получи напълно чист Cu. В медта винаги има различни видове примеси. Това може да бъде например силиций, желязо или берилий. Междувременно, колкото повече примеси в медта, толкова по-нисък е индексът на неговата електрическа проводимост. За производството на жици например е подходящ само достатъчно чист метал. Съгласно стандартите медта може да се използва за тази цел с количество примеси не повече от 0,1%.
Много често този метал съдържаопределен процент на сяра, арсен и антимон. Първото вещество значително намалява пластичността на материала. Електрическата проводимост на медта и сярата варира значително. Това примес не води течението изобщо. Това означава, че той е добър изолатор. Въпреки това, електрическата проводимост на медната сяра не засяга почти нищо. Същото важи и за топлопроводимостта. С антимон и арсеник се наблюдава обратната картина. Тези елементи проводимост на мед може да намали значително.
сплави
Могат да се използват различни видове добавки испециално за увеличаване на якостта на такъв гъвкав материал като мед. Те също така намаляват електрическата проводимост. Но тяхното използване прави възможно значително да се удължи живота на различни продукти.
Най-често като укрепваща медизползваните добавки Cd (0,9%). Резултатът е кадмиевият бронз. Неговата проводимост е 90% от проводимостта на медта. Понякога, вместо кадмий, алуминият се използва и като добавка. Проводимостта на този метал е 65% от същия индекс на медта. За да се подобри здравината на жиците под формата на добавки, могат да се използват други материали и вещества, като калай, фосфор, хром, берилий. Резултатът е бронз на определена марка. Свързването на мед с цинк се нарича месинг.
Алуминиеви свойства
Електрическата проводимост на металите може да не зависи отсамо от количеството на примесите, които се съдържат в тях, но и от други показатели. Например с увеличаване на температурата на нагряване способност мед ток, преминаващ през него намалява. Дори начинът на нейното производство влияе на електрическата проводимост на такава жица. В ежедневието и в производството могат да се използват както меки износени медни проводници, така и мед, изтеглен в твърдо състояние. При първия вид, способността да мине през тока е по-висока.
Въпреки това, най-вече, разбира се,използваните добавки и тяхното количество върху електрическата проводимост на медта. Таблицата по-долу предоставя на читателя изчерпателна информация за способността да премине ток към най-често срещаните сплави на този метал.
сплав | Състояние (O - изкуствено закалено, Т-втвърдено) | Електрическа проводимост (%) |
Чиста мед | ох | 101 |
T | 98 | |
Калай бронз (0.75%) | ох | 55-60 |
T | 50-55 | |
Кадмиев бронз (0,9%) | ох | 95 |
T | 83-90 | |
Алуминиев бронз (2.5% А1, 2% Sn) | ох | 15-18 |
T | 15-18 | |
Фосфорен бронз (7% Sn, 0.1% Р) | ох | 10-15 |
T | 10-15 |
Електрическата проводимост на месинг и мед е сравнима. Въпреки това, за първия метал, тази цифра е, разбира се, малко по-ниска. Но в същото време е по-високо, отколкото в бронза. Като диригент бронз се използва доста широко. Тя преминава сегашната по-лоша от медта, но струва по-малко. Най-често месингови контакти, скоби и различни части за радиооборудване.
Медни сплави с висока устойчивост
Такива проводникови материали се използват вглавно в производството на резистори, реостати, измервателни прибори и електрически нагреватели. Най-често се използват медни сплави на константан и манган за тази цел. Съпротивлението на първия (86% Cu, 12% Mn, 2% Ni) е 0.42-0.48 μΩ / m, а второто (60% Cu, 40% Ni) 0.48-0.52 μΩ / m.
Връзка с коефициента на топлопроводимост
Специфичната електрическа проводимост на медта е 59 500 000 S / m. Този показател, както вече споменахме, е правилен, но само при температура от +20 заS. Съществува определена зависимост между коефициента на топлинна проводимост на всеки метал и проводимостта. Утвърждава своя закон Уидеман-Франц. Извършва се за метали при високи температури и се изразява в следната формула: K / γ = π2 / 3 (к / е)2T, където y е проводимостта, k е константата на Boltzmann и e е елементарният заряд.
Разбира се, има подобна връзка с метал като мед. Топлопроводимостта и електрическата проводимост са много високи. На второ място след среброто, той е на двата показателя.
Свързване на медни и алуминиеви проводници
Наскоро, в ежедневието и индустрията, в началотоИзползвано електрическо оборудване с все по-голяма мощност. В съветските времена окабеляването е направено предимно от евтин алуминий. За съжаление, неговите характеристики не отговарят на новите изисквания. Затова днес в ежедневието и в индустрията много често алуминиевите проводници се променят на медни. Основното предимство на второто, освен рефрактерността, е, че техните проводими свойства не намаляват с окислителния процес.
Често при модернизиране на електрическите мрежи, алуминий итрябва да бъдат свързани медни проводници. Не можете да направите това директно. Всъщност електрическата проводимост на алуминий и мед не е много различна. Но само самите метали. Оксидативните филми с алуминиеви и медни свойства не са еднакви. Поради това проводимостта на кръстовището е значително намалена. Оксидиращият филм в алуминия е много по-устойчив от медта. Затова свързването на тези два вида проводници трябва да се извършва изключително чрез специални адаптери. Това може да бъде например скоби, съдържащи паста, която предпазва металите от появата на оксид. Тази версия на адаптери обикновено се използва, когато свързвате проводници на улицата. В помещенията често се използват разклонителни скоби. Техният дизайн включва специална плоча, която елиминира директния контакт между алуминий и мед. При отсъствието на такива проводници в дома, вместо да се въртят проводниците, се препоръчва използването на шайбата и гайката като междинен "мост".
Физични свойства
По този начин разбрахме коеелектрическа проводимост в мед. Тази стойност може да варира в зависимост от изработката на металните примеси. Въпреки това, търсенето на мед в индустрията се определя и неговите други благоприятни физични свойства, да получават информация за които е възможно от таблицата по-долу.
параметър | стойност |
грил | Центриран на лице куб, а = 3.6074 А |
Атомно радиус | 1.28 А |
Специфична топлина | 385.48 J / (kg.K) при +20 ° С заC |
Топлопроводимост | 394,279 W / (m.K) при +20 ° С заC |
Електрическо съпротивление | 1,68 · 10-8 Ω · m |
Коефициент на линейно разширение | 17,0 · 10-6 |
твърдост | 350 мегавата / м2 |
Крайната якост на опън | 220 MN / m2 |
Химични свойства
Според тези характеристики, мед, електрическа проводимости където топлопроводимост е много висока и е междинен между елементите на първата триада група VIII, и първата алкална група на периодичната таблица. Основните му химични свойства включват:
склонност към образуване на комплекси;
способността да се получат оцветени съединения и неразтворими сулфиди.
Най-характерната за мед е двувалентното състояние. Сходства с алкални метали, тя практически не. Неговата химическа активност също е ниска. В присъствието на CO2 или влага върху повърхността на медтазелен карбонат филм. Всички медни соли са отровни вещества. В едно- и двувалентно състояние този метал образува много стабилни комплексни съединения. Най-важните за индустрията са амонякът.
Обхват на използване
Висока топлинна и електрическа проводимост на медтаопределя широкото му приложение в различни индустрии. Разбира се, най-често този метал се използва в електротехниката. Това обаче не е единствената сфера на неговото прилагане. Между другото, може да се използва мед:
в бижутата;
в архитектурата;
при монтаж на системи за отопление и вода;
в газопроводите.
За производството на всички видове бижутаИзползва се предимно сплав от мед със злато. Това ви позволява да увеличите съпротивлението на бижута до деформация и износване. В архитектурата медта може да се използва за покриви и фасади. Основното предимство на това покритие е трайността. Например, листове от този конкретен метална обшивка на покрива е добре известни архитектурни забележителности - католическата катедрала в германския град Хилдесхайм. Медният покрив на тази сграда надеждно защитава вътрешното си пространство за почти 700 години.
Инженерни комуникации
Основните предимства на медните водопроводни тръбисъщо са издръжливост и надеждност. В допълнение, този метал е в състояние да даде на водата специални уникални свойства, което го прави полезно за тялото. При монтажа на газопроводи и отоплителни системи, медните тръби също са идеални - главно поради тяхната устойчивост на корозия и пластичност. При аварийно увеличаване на налягането такива линии могат да издържат на много по-голямо натоварване от стоманата. Единственият недостатък на медните тръбопроводи е тяхната висока цена.
