Материалы для проводников тока и элементов сопротивления

Категория:
Пластмассы


Материалы для проводников тока и элементов сопротивления

Способность металлов и сплавов проводить электрический ток определяется наличием в них свободных электронов. Такие элементы, как медь, алюминий, серебро и железо, у которых общее число свободных электронов велико, обладают высокой электропроводностью.

При повышении температуры электропроводность металлов падает (рис. 1), так как при этом свободное движение электронов ограничивается возрастающими колебаниями самих атомов и ионов. Кроме того, любое искажение кристаллической решетки, вызываемое наклепом или легированием, также снижает электропроводность и повышает электросопротивление материала. Однако наклеп вызывает незначительное повышение удельного электросопротивления, всего на 2—6%, в то время как легирование более интенсивно влияет на электропроводность и электросопротивление металлов.

Как видно из графиков на рис. 34, сплавы имеют отличное от чистых металлов электросопротивление. При этом в сплавах — механических смесях оно отличается незначительно и равно среднеарифметическому значению от величин сопротивления чистых металлов, а в сплавах — твердых растворах и химических соединениях оказывается значительно выше, чем у чистых металлов. В связи с этим чистые металлы, содержащие минимальное количество примесей, используются в качестве проводников тока, а твердые растворы применяются в тех случаях, когда требуется высокое электросопротивление, например в реостатах, нагревателях и т. д. Химические соединения из-за хрупкости применения не находят.

Проводниковые материалы. В качестве проводниковых материалов в основном применяются медь и алюминий. Иногда применяется железо (таблица 44). Даже небольшое количество (0,1—0,2%) примесей кремния и железа в меди очень резко снижает ее электропроводность. Вместе с тем часто в медные провода приходится специально вводить небольшие примеси Cd, Sn, Al, Р, Сг для повышения прочности; электропроводность при этом естественно понижается.

Рис. 1. Зависимость удельного электросопротивления некоторых металлов от температуры

Проводниковый алюминий имеет электропроводность, равную 65% от проводимости меди. Алюминий также приходится упрочнять, вводя в его состав магний и кремний. После соответствующей термообработки прочность сплава становится в два раза больше, а электропроводность составляет 90% от проводимости чистого алюминия. Сплавы такого типа называются аль-дрей и альмелек.

В некоторых случаях применяют железные провода. При передаче постоянного тока и в слаботочной электротехнике провода должны быть изготовлены из наиболее чистого железа, чтобы проводимость их была высокой.

Реостатные сплавы и сплавы для нагревательных элементов представляют собой твердые растворы. Они обладают высоким электрическим сопротивлением, а также имеют низкий температурный коэффициент электросопротивления и высокую окалиностойкость. Для реостатов применяют обычно медные сплавы, легированные никелем — никелин, константан, манганин.

Рис. 2. Электрические свойства меднони-келевых сплавов

Медь и никель неограниченно растворяются друг в друге в твердом состоянии. Максимальное электросопротивление сплавов этой системы соответствует концентрации никеля 40—50%, причем с повышением температуры сопротивление их почти не изменяется (рис. 2). Рабочая температура константана — до 500°, манганина — до 200°.

Для нагревательных элементов применяют сплавы на никелевой и железной основах, нихромы и фехрали соответственно.

Входящие в них элементы образуют твердые растворы, обладающие высоким электросопротивлением и повышенной жаростойкостью.


Реклама:



Читать далее:



Статьи по теме:


Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум