Valoarea metalelor este direct determinată de proprietățile lor chimice și fizice. În cazul unui astfel de indicator precum conductivitatea electrică, această relație nu este atât de simplă. Cel mai conductiv metal, atunci când este măsurat la temperatura camerei (+20 °C), este argintul.
Dar costul ridicat limitează utilizarea pieselor de argint în inginerie electrică și microelectronică. Elementele de argint din astfel de dispozitive sunt utilizate numai în caz de fezabilitate economică.
Semnificația fizică a conductivității
Utilizarea conductorilor metalici are o istorie lungă. Oamenii de știință și inginerii care lucrează în domeniile științei și tehnologiei care folosesc electricitatea au decis de mult timp asupra materialelor pentru fire, terminale, contacte, plăci de circuite imprimate etc. O mărime fizică numită conductivitate electrică ajută la determinarea celui mai conductiv metal din lume.
Conceptul de conductivitate este invers față de rezistența electrică. expresie cantitativăconductivitatea este legată de unitatea de rezistență, care în sistemul internațional de unități (SI) se măsoară în ohmi. Unitatea de măsură a conductivității electrice în sistemul SI este Siemens. Denumirea rusă pentru această unitate este Sm, cea internațională este S. O conductivitate electrică de 1 Sm are o secțiune a unei rețele electrice cu o rezistență de 1 Ohm.
Conductivitate
Măsura capacității unei substanțe de a conduce electricitatea se numește conductivitate electrică. Metalul cel mai conductor electric are cel mai mare indicator similar. Această caracteristică poate fi determinată instrumental pentru orice substanță sau mediu și are o expresie numerică. Conductivitatea electrică a unui conductor cilindric cu lungimea unitară și secțiunea transversală unitară este legată de rezistența specifică a acestui conductor.
Unitatea de sistem de conductivitate este Siemens pe metru - Sm/m. Pentru a afla care dintre metale este cel mai conductor electric din lume, este suficient să le comparăm conductivitatea specifică, determinată experimental. Puteți determina rezistivitatea folosind un dispozitiv special - un microohmmetru. Aceste caracteristici sunt invers dependente.
Conductibilitatea metalelor
Însuși conceptul de curent electric ca flux direcționat de particule încărcate pare mai armonios pentru substanțele bazate pe rețele cristaline caracteristice metalelor. Purtătorii de sarcină în cazul unui curent electric în metale sunt electroni liberi, și nu ionii, așa cum este cazul în mediile lichide. S-a stabilit experimental că atunci când un curent apare în metale, nu existăexistă un transfer de particule de materie între conductori.
Substanțele metalice diferă de altele prin legături mai slabe la nivel atomic. Structura internă a metalelor se caracterizează prin prezența unui număr mare de electroni „singuratici”. care, sub cea mai mică influență a forțelor electromagnetice, formează un flux direcționat. Prin urmare, nu degeaba metalele sunt cei mai buni conductori ai curentului electric și tocmai astfel de interacțiuni moleculare disting metalul cel mai conductor din punct de vedere electric. O altă proprietate specifică a metalelor se bazează pe caracteristicile structurale ale rețelei cristaline a metalelor - conductivitate termică ridicată.
Cele mai buni dirijori - metale
4 metale de importanță practică pentru utilizarea lor ca conductori electrici sunt distribuite în următoarea ordine în raport cu valoarea conductivității, măsurată în S/m:
- Argint - 62 500 000.
- Cupru - 59.500.000.
- Aur - 45.500.000.
- Aluminiu - 38.000.000.
Se poate observa că metalul cel mai conductor din punct de vedere electric este argintul. Dar, ca și aurul, este folosit pentru organizarea rețelei electrice doar în cazuri specifice speciale. Motivul este costul ridicat.
Dar cuprul și aluminiul sunt cea mai comună alegere pentru aparatele electrice și produsele prin cablu, datorită rezistenței electrice scăzute și accesibilității. Alte metale sunt rareori folosite ca conductori.
Factori care afectează conductivitatea metalelor
Chiar și cel mai conductiv din punct de vedere electricmetalul își reduce conductivitatea dacă conține alți aditivi și impurități. Aliajele au o structură de rețea cristalină diferită de metalele „pure”. Se distinge printr-o încălcare a simetriei, fisuri și alte defecte. Conductivitatea scade, de asemenea, odată cu creșterea temperaturii ambientale.
Rezistența crescută inerentă aliajelor își găsește aplicare în elementele de încălzire. Nu este o coincidență faptul că nicrom, fechral și alte aliaje sunt folosite pentru a face elemente de lucru ale cuptoarelor și încălzitoarelor electrice.
Metalul cel mai conductor din punct de vedere electric este argintul prețios, mai folosit de bijutieri pentru baterea monedelor etc. Dar în tehnologie și instrumentare, proprietățile sale chimice și fizice speciale sunt utilizate pe scară largă. De exemplu, pe lângă faptul că este utilizat în unități și ansambluri cu rezistență redusă, placarea cu argint protejează grupurile de contact de oxidare. Proprietățile unice ale argintului și ale aliajelor sale fac adesea ca utilizarea acestuia să se justifice în ciuda costului ridicat.
