Какой металл не проводит ток: Свойства металлов. DjVu

Содержание

Свойства металлов. DjVu

ФPAГMEHT УЧЕБНИКА (...) Мы уже знаем, что в пространственной решётке металлических кристаллов находятся положительно заряженные атомы металлов — ионы. Они более или менее прочно удерживаются на своих местах. Вокруг ионов беспорядочно движутся свободные электроны. Их можно представить в виде «электронного газа», омывающего кристаллическую решётку. Свободные электроны легко перемещаются внутри решётки и служат хорошими переносчиками тепловой энергии от нагретых слоёв металла к холодным.
      Высокую теплопроводность металла всегда легко обнаружить. Прикоснитесь в холодную погоду рукой к стене деревянного дома и к железной ограде: железо на ощупь всегда гораздо холоднее, чем дерево, так как железо быстро отводит тепло от руки, а дерево — в сотни раз медленнее. Лучше всех других металлов проводят тепло серебро и золото, затем идут медь, алюминий, вольфрам, магний, цинк и другие. Самые плохие металлические проводники тепла — свинец и ртуть.
      Теплопроводность измеряют количеством тепла, которое проходит по металлическому стержню сечением в 1 квадратный сантиметр за 1 минуту.
Если теплопроводность серебра условно принять за 100, то теплопроводность меди будет 90, алюминия 27, железа 15, свинца 12, ртути 2, а теплопроводность дерева всего 0,05.
      Чем больше теплопроводность металла, тем быстрее и равномернее он нагревается.
      Благодаря своей высокой теплопроводности металлы широко используются в тех случаях, когда необходимо быстрое нагревание или охлаждение. Паровые котлы, аппараты, в которых протекают различные химические процессы при высоких температурах, батареи центрального отопления, радиаторы автомобилей — всё это делается из металлов. Аппараты, которые должны отдавать или поглощать много тепла, чаще всего изготовляются из хороших проводников тепла — меди, алюминия.
      Самые лучшие проводники электричества — металлы. Хорошей электропроводностью металлы опять-таки обязаны свободным электронам.
      Когда мы присоединяем лампочку, плитку или какой-нибудь другой электрический прибор к источнику тока, в проводах, в нити лампочки, в спирали плитки мгновенно возникают большие изменения: электроны теряют прежнюю полную свободу движения и устремляются к положительному полюсу источника тока.
Такой направленный поток электронов и есть электрический ток в металлах.
      Поток электронов движется по металлу не беспрепятственно — он встречает на своём пути ионы. Движение отдельных электронов тормозится. Электроны передают часть своей энергии ионам, благодаря чему скорость колебательного движения ионов увеличивается. Это приводит к тому, что проводник нагревается.
      Ионы разных металлов оказывают движению электронов неодинаковое сопротивление. Если сопротивление мало, металл нагревается током слабо, если же сопротивление велико, металл может раскалиться. Медные провода, подводящие ток к электрической плитке, почти не нагреваются, так как электрическое сопротивление меди ничтожно. А нихромовая спираль плитки раскаляется докрасна. Ещё сильнее нагревается вольфрамовая нить электрической лампочки.
      Наиболее высокой электропроводностью отличаются серебро и медь, затем следуют золото, хром, алюминий, марганец, вольфрам и т. д. Плохо проводят ток железо, ртуть и титан. Если электропроводность серебра принять за 100, то электропроводность меди равна 94, алюминия— 55, железа и ртути — 2, а титана — лишь 0,3.
      Серебро — металл дорогой и в электротехнике используется мало, но медь применяется для изготовления проводов, кабелей, шин и других электротехнических изделий в громадных количествах. Электропроводность алюминия в 1,7 раза меньше, чем у меди, и поэтому алюминий применяется в электротехнике реже, чем медь.
      Серебро, медь, золото, хром, алюминий, свинец, ртуть. Мы видели, что в таком же приблизительно порядке стоят металлы и в ряду с постепенно убывающей теплопроводностью (см. стр. 33).
      Наилучшие проводники электрического тока, как правило, являются и наилучшими проводниками тепла. Между теплопроводностью и электропроводностью металлов существует определённая связь, и чем выше электропроводность металла, тем обычно выше и его теплопроводность.
      Чистые металлы всегда проводят электрический ток лучше, чем их сплавы. Это объясняется следующим образом. Атомы элементов, составляющих примеси, вклиниваются в кристаллическую решётку металла и нарушают её правильность. В результате решётка становится более серьёзной преградой для электронного потока.
      Если в меди присутствуют ничтожные количества примесей — десятые и даже сотые доли процента — электропроводность её уже сильно понижается. Поэтому в электротехнике используют преимущественно очень чистую медь, содержащую только 0,05% примесей. И наоборот, в тех случаях, когда необходим материал с высоким сопротивлением— для реостатов), для различных нагревательных приборов, применяются сплавы — нихром, никелин, константан и другие.
      Электропроводность металла зависит также и от характера его обработки. После прокатки, волочения и обработки резанием электропроводность металла понижается. Это связано с искажением кристаллической решётки при обработке, с образованием в ней дефектов, которые тормозят движение свободных электронов.
      Очень интересна зависимость электропроводности металлов от температуры. Мы уже знаем, что при нагревании размах и скорость колебаний ионов в кристаллической решётке металла увеличиваются. В связи с этим должно возрастать и сопротивление ионов электронному потоку. И действительно, чем выше температура, тем выше сопротивление проводника току. При температурах плавления сопротивление большинства металлов увеличивается в полтора-два раза.
      При охлаждении происходит-обратное явление: беспорядочное колебательное движение ионов в узлах решётки уменьшается, сопротивление потоку электронов понижается и электропроводность увеличивается.
      Исследуя свойства металлов при глубоком (очень сильном) охлаждении, учёные обнаружили замечательное явление: вблизи абсолютного нуля, то-есть при температурах около минус 273,16°, металлы полностью утрачивают электрическое сопротивление. Они становятся «идеальными проводниками»: в замкнутом металлическом кольце ток не ослабевает долгое время, хотя кольцо уже не соединено с источником тока! Это явление названо сверхпроводимостью. Оно наблюдается у алюминия, цинка, олова, свинца и некоторых других металлов. Эти металлы становятся сверхпроводниками при температурах ниже минус 263°.
      Как объяснить сверхпроводимость? Почему одни металлы достигают состояния идеальной проводимости, а другие нет? На эти вопросы пока ещё нет ответа. Явление сверхпроводимости имеет громадное значение для теории строения металлов, и в настоящее время его изучают советские учёные. Работы академика Ландау и члена-корреспондента Академии наук СССР А. И. Шаль-никова в этой области удостоены Сталинских премий.
      МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА
      Известна железная руда — магнитный железняк. Куски магнитного железняка обладают замечательным свойством притягивать к себе железные и стальные предметы. Это — естественные магниты. Лёгкая стрелка, сделанная из магнитного железняка, всегда поворачивается одним и тем же концом к северному полюсу Земли. Этот конец магнита условились считать северным полюсом, а противоположный ему — южным.
      Если железный или стальной стержень привести в соприкосновение с магнитом, стержень сам становится магнитом, сам будет притягивать железные опилки, стальные гвозди. Говорят, что стержень намагничивается.
      Намагничиваться способны все металлы, но в разной степени. Очень сильно намагничиваются только четыре чистых металла — железо, кобальт, никель и редкий металл гадолиний. Хорошо намагничиваются также сталь, чугун и некоторые сплавы, не содержащие в своём составе железа, например сплав никеля и кобальта. Все эти металлы и сплавы называют ферромагнитными (от латинского слова «феррум» — железо).
      Совсем слабо притягиваются к магниту алюминий, платина, хром, титан, ванадий, марганец. Намагничиваются они так незначительно, что без специальных приборов обнаружить их магнитные свойства нельзя. Эти металлы получили название парамагнитных (греческое слово «пара» означает около, возле).

Классификация материалов по отношению к способности проводить электрический ток

При появлении в нашей жизни электричества, мало кто знал о его свойствах и параметрах, и в качестве проводников использовали различные материалы, было заметно, что при одной и той же величине напряжения источника тока на потребителе было разное значение напряжения. Было понятно, что на это влияет вид материала применяемого в качестве проводника. Когда ученные занялись вопросом по изучению этой проблемы они пришли к выводу, что в материале носителями заряда являются электроны. И способность проводить электрический ток обосабливается наличием свободных электронов в материале. Было выяснено, что у некоторых материалов этих электронов большое количество, а у других их вообще нет. Таким образом существуют материалы, которые хорошо проводят электрический ток, а некоторые не обладают такой способностью.


Исходя из всего выше сказанного, все материалы поделились на три группы:

  • проводники;
  • полупроводники;
  • диэлектрики;

 Каждая из групп нашла широкое применение в электротехнике.

Проводники

Проводниками являются материалы, которые хорошо проводят электрический ток, их применяют для изготовления проводов, кабельной продукции, контактных групп, обмоток, шин, токопроводящих жил и дорожек. Подавляющее большинство электрических устройств и аппаратов выполнена на основе проводниковых материалов. Мало того, скажу, что вся электроэнергетика не могла б существовать не будь этих веществ. В группу проводников входят все металлы, некоторые жидкости и газы.

Так же стоит упомянуть, что среди проводников есть супер проводники, сопротивление которых практически равно нулю, такие материалы очень редки и дороги. И проводники с высоким сопротивлением — вольфрам, молибден, нихром и т.д. Такие материалы используют для изготовления резисторов, нагревательных элементов и спиралей осветительных ламп.

 Но львиная доля в электротехнической сфере принадлежит рядовым проводникам: медь, серебро, алюминий, сталь, различные сплавы этих металлов. Эти материалы нашли самое широкое и огромное применение в электротехнике, особенно это касается меди и алюминия, так как они сравнительно дешевы, и их применение в качестве проводников электрического тока наиболее целесообразно. Даже медь ограничена в своем использовании, её применяют в качестве обмоточных проводов, многожильных кабелях, и более ответственных устройствах, еще реже встречаются медные шинопроводы. А вот алюминий считается королем среди проводников электрического тока, пускай он обладает более высоким удельным сопротивлением чем медь, но это компенсируется его весьма низкой стоимостью и устойчивостью к коррозии. Он широко применяется в электроснабжении, в кабельной продукции, в воздушных линиях, шинопроводах, обычных проводах и т.д.  

 

Полупроводники

Полупроводники, что-то среднее между проводниками и полупроводниками. Главной их особенностью является их зависимость проводить электрический ток от внешних условий. Ключевым условием является, наличие различных примесей в материале, которые как раз-таки обеспечивают возможность проводить электрический ток. Так же при определенной компоновку двух полупроводниковых материалов. На основе этих материалов на данный момент, произведено множество полупроводниковых устройств: диоды, светодиоды, транзисторы, семисторы, тиристоры, стабисторы, различные микросхемы. Существует целая наука, посвященная полупроводникам и устройствам на их основе: электронная техника. Все компьютеры, мобильные устройства. Да что там говорить, практически вся наша техника содержит в себе полупроводниковые элементы.

К полупроводниковым материалам относят: кремний, германий, графит, графен, индий и т.д.

Диэлектрики

Ну и последняя группа материалов, это диэлектрики, вещества не способные проводить электрический ток.  К таким материалам относят: дерево, бумага, воздух, масло, керамика, стекло, пластмассы, полиэтилен, поливинилхлорид, резина и т.д.  Диэлектрики получили широкое применение благодаря своим качествам. Их применяют в качестве изолирующего материала. Они предохраняют соприкосновение двух токоведущих частей, не допускают прямого прикосновения человека с этими частями. Роль диэлектриком в электротехнике не менее важна чем роль проводников, так как обеспечивают стабильную, безопасную работу всех электротехнических и электронных устройств. У всех диэлектриков существует предел, до которого они не способны проводить электрический ток, его называют пробивным напряжением. Это такой показатель, при котором диэлектрик начинает пропускать электрический ток, при этом происходит выделение тепла и разрушение самого диэлектрика. Это значение пробивного напряжения для каждого диэлектрического материала разное и приведено в справочных материалах. Чем он выше, тем лучше, надежней считается диэлектрик.

Параметром, характеризующим способность проводить электрический ток является удельное сопротивление R, единица измерения [Ом] и проводимость, величина обратная сопротивлению. Чем выше этот параметр, тем хуже материал проводит электрический ток. У проводников он равен от нескольких десятых, до сотен Ом.  У диэлектриков сопротивление достигает десятков миллионов ом.

Все три вида материалов нашли широкое применение в электроэнергетике и электротехнике. А так же тесно взаимосвязаны друг с другом.

 

Проводники электрического тока и их особенности

    Индукционный высокочастотный нагрев. Основной особенностью индукционного нагрева является превращение электрической энергии в тепло с помощью переменного магнитного потока, т. е. индуктивным путем. Если по цилиндрической спиральной катушке (индуктору) пропускать переменный электрический ток I, то вокруг катушки образуется переменное магнитное поле Ф , как это показано на рис. 7-4,в. Наибольшую плотность магнитный поток имеет внутри катушки. При размещении в полости индуктора металлического проводника в материале возникает электродвижущая сила, мгновенное значение которой равно  [c.88]
    При растворении некоторых веществ (электролитов) в полярных растворителях образуются растворы, обладающие рядом характерных особенностей. Основной особенностью таких растворов является их способность проводить электрический ток. Электропроводность растворов электролитов отличается от электропроводности металлов. При прохождении тока через металл не наблюдается переноса вещества. Такие проводники называют проводниками первого рода. Напротив, прн прохождении тока через раствор одновременно происходит перенос вещества. Такие проводники — проводники второго рода. Перенос вещества указы- [c.344]

    Металлы — хорошие проводники электрического тока, особенно те из них, в атомах которых имеется только один внешний 8-электрон. Металлы с заполненной 8-оболочкой обладают меньшей электрической проводимостью. Так, медь, серебро и золото, обладающие внешней электронной конфигурацией проводят электрический ток несравненно лучше, чем цинк, кадмий и ртуть, обладающие конфигурацией [c.235]

    Пламенные газы могут стать хорошим проводником электрического тока, особенно при введении в пламя щелочных металлов. Чем выше температура пламени, чего можно достигнуть обогащением воздуха кислородом, тем выше электропроводность пламенных газов. Их поток представляет собой движущийся проводник тока при пересечении линий магнитного ноля в потоке создается электрическое напряжение, перпендикулярное направлению поля и потоку пламенных газов. Таким образом, поток пламенных газов, пересекающий магнитное ноле, играет роль вращающегося ротора электрогенератора и преобразует тепловую энергию пламенных газов непосредственно в электрическую. [c.164]

    У.14. Проводники электрического тока и их особенности [c.259]

    Чистая окись этилена не является проводником электрического тока, но, растворяя соли (например, хлористый натрий и особенно азотнокислый калий), образует токопроводящие растворы . Некоторые исследователи считают, что водные растворы окисп этилена не проводят электрический ток. По другим дан-ным% водные растворы окиси этилена являются слабыми проводниками тока, хотя авторы объясняют электропроводность этих растворов вторичными причинами, в частности образованием не-больщих количеств гликолевой кислоты.[c.41]

    Термодинамическая теория окислительного потенциала рассматривает окислительный электрод как индифферентный по отношению к раствору проводник электрического тока [6—12]. Поэтому в качестве электрода может быть применен любой, не взаимодействующий в данных условиях с раствором металл платина, золото, вольфрам, ртуть и т. д. Следствием термодинамической теории является деление систем на обратимые , в которых потенциал может быть измерен, и необратимые , в которых лотенциал измерить невозможно. Критерием обратимости или необратимости системы считается возможность или невозможность измерения в ней окислительного потенциала [7]. Величина окислительного потенциала в обратимой системе должна зависеть не от материала и состояния поверхности электрода, а только от концентрации и природы окисленных и восстановленных компонентов реакции [11]. Термодинамическая теория справедлива при условии достижения равновесия между окислительно-восстановительной системой и электродом. Термодинамическая теория не может, однако, характеризовать систему до наступления равновесия. Известно вместе с тем, что в слабых, т. е. имеющих слабую тенденцию вызывать потенциал на электроде, системах время установления потенциала может исчисляться не только часами, но и сутками [7—9, 17, 18]. К слабым системам относятся, как правило, системы молекулярно-водородные и в особенности кислородные. Впервые вопрос о кинетическом характере окислительного потенциала рассмотрен в работах Н И. Некрасова [19], где показано, что в случае достижения предельного потенциала в неравновесных системах или окислительного потенциала в равновесных, но медленно реагирующих системах, величина его определяется кинетическими факторами. Можно, однако, показать, что кинетические факторы имеют существенное значение не только при измерении окислительного потенциала в слабых системах — регулируя соответствующим образом кинетику установления потенциала, в принципе можно измерить окислительный потенциал в любых химически обратимых системах.[c.169]

    Проводники электрического тока подразделяют на две группы—проводники 1-го и 2-го рода. К проводникам 1-го рода относят все металлы. Характерная особенность их состоит в том, что при прохождении тока с ними не происходит хи м и-ческих превращений. Кроме того, в большинстве случаев проводимость проводников 1-го рода понижается с повышением температуры. [c.145]

    Сила тока, приходящаяся на единицу поверхности электродов, например на 1 см , называется плотностью тока D). Эта величина имеет особенно большое значение при техническом электролизе. В некоторых слз чаях приходится принимать во внимание также отношение силы тока к объему раствора у данного электрода (объемная плотность тока). За единицу количества электричества принимается ампер-секунда (или кулон), т. е. количество электричества, которое протекает в цепи при силе тока в один ампер в продолжение одной секунды. Ампер-час — количество электричества, протекающее в цепи при силе тока в один ампер в течение одного часа один ампер-час (а-ч) равняется 3600 ампер-секундам (или кулонам). За единицу сопротивления, оказываемого- проводником электрическому току, принимается один ом (ом) —сопротивление ртутного столба длиной в 106,3 см с поперечным сечением в 1 мм при температуре 0°С. [c.260]

    При переходе в газообразное состояние плотность вещества резко изменяется. Свойства веществ в твердом и жидком состояниях, в частности электрические, различны, в то время как все вещества в газообраз-ном состоянии — диэлектрики (не являются проводниками электрического тока). Это — характерная особенность газообразного состояния. Она вызвана различием в расстояниях между молекулами. Среднее расстояние между центрами молекул вещества в твердом и жидком состояниях одинаково и примерно равно их диаметру. У веществ в газообразном состоянии расстояние между молекулами очень различно и, как правило, всегда больше диаметра молекул. Этим и объясняется различие в электропроводности в конденсированных и газообразных системах. В конденсированных системах (твердом и жидком состояниях) расстояния крайних внешних электронов, входящих во внешнюю оболочку атомов, почти одинаковы от ядра как своего, так и соседнего атома, т. е. внешние электроны в этом случае почти одинаково [c.49]

    Ионообменные пленки или мембраны представляют особенный интерес как своеобразные проводники электрического тока, обладающие избирательной проводимостью. Катионообменные мембраны являются проводниками только положительного заряда за счет обмена в них катионов.. [c.78]

    Специфическая особенность эксплуатации электроустановок определяется тем, что при повреждении (пробое) изоляции токоведущие проводники, корпуса машин, оказываются под напряжением, однако никакие внешние признаки, предупреждающие человека об опасности, при этом не проявляются. Реакция человека на электрический ток возникает лишь в момент его прохождения через организм. Таким образом. [c.149]

    Окислительно-восстановительные реакции — это реакции, состоящие в переходе некоторого числа электронов от одной частицы или группы частиц к другой частице или группе частиц. Частица, принимающая электроны, является окислителем, а частица, отдающая электроны,— восстановителем. Процесс, состоящий в получении частицей электронов, называется восстановлением этой частицы. Процесс, состоящий в потере частицей некоторого числа электронов, называется окислением этой частицы. Уникальной особенностью электронов является их способность перемещаться по проводникам первого рода — металлам. Поэтому перенос электронов от одних частиц к другим может происходить по металлическому проводнику, что дает возможность генерировать электрический ток и тем самым непосредственно превращать химическую энергию в [c.289]

    При электролизе химические процессы осуществляют, пропуская электрический ток через жидкий проводник. При этом происходят окислительновосстановительные процессы, которые иногда сопровождаются сложными вторичными реакциями, особенно при электролизе органических веществ. В лаборатории электролиз применяется для аналитического определения некоторых металлов, для получения и очистки металлов, для нанесения электролитических покрытий, для восстановления и окисления органических веш,еств и при синтезе Кольбе. Ниже подробнее рассмотрены последние два вида электролиза. [c.75]

    Многие водные растворы, особенно растворы органических веществ (сахара, глицерина, спирта), такнпроводниками электричества. Однако другие водные растворы проводят электрический ток очень хорошо. К ним относятся растворы большинства кислот (соляной, уксусной и др.), оснований (гидроокисей натрия, кальция и др.) и солей (хлорида натрия, виннокислого калия и др.). [c.166]

    Для рубидия и особенно цезия характерно явление фотоэлектрического эффекта, впервые изученное русским физиком А. Г. Столетовым в конце прошлого века [36]. Сущность его заключается в том, что под влиянием освещения поверхности щелочного металла от последнего отрываются электроны. Если эти электроны попадут на проводник, то в цепи щелочной металл — проводник возникнет электрический ток, который обнаружится по отклонению стрелки включенного в цепь чувствительного гальванометра. Гидриды рубидия и цезия — мелкие блестящие бесцветные кристаллы.[c.477]

    По значению и по характеру электропроводности вещества делят на проводники, полупроводники и диэлектрики (изоляторы). Особенность проводников — наличие свободных электрических зарядов, перемещение которых и представляет собой электрический ток. [c.13]

    Электрический ток движется только в проводящем его веществе. Проводниками электричества являются все металлы, а также уголь, особенно хорошим проводником является медь. С другой стороны, существуют вещества, которые не проводят электричества, их называют изоляторами. Хорошими изоляторами являются, например, стекло, фарфор и пластмассы. [c.95]

    Можно было не только обнаружить присутствие объемных зарядов, но и количественно измерить их. Оказалось, что если электрическое поле внутри диэлектрика определять не только по извне приложенным потенциалам, но и по тем зарядам, которые измерены внутри этого диэлектрика, тогда электрический ток весьма точно соответствует реально существующему электрическому полю. Законы электрического тока в диэлектрике ничем не отличаются от уже хорошо исследованных и известных законов движения электричества в проводниках, и особенно в электролитах. [c.288]

    Селен—типичный полупроводник (см. 190). Особенно важным свойством его как полупроводника является резкое увеличение электропроводности при освещении. На границе селена с металлическим проводником образуется запорный слой — участок цепи, способный пропускать электрический ток только в одном направлении. В связи с этими свойствами селен применяется в полупроводниковой технике для изготовления выпрямителей и фотоэлементов с запорным слоем. Теллур — тоже полупроводник, но его применение более ограничено. Селениды и теллуриды некоторых металлов также обладают полупроводниковыми свойствами и применяются в электронике. В небольших количествах теллур слз жит легирующей добавкой к свинцу, улучшая его механические свойства. [c.382]

    Электрические свойства. Кристаллы с ионной связью являются плохими проводниками электричества и тепла переходя в раствор или расплав, они хорошо проводят электрический ток. Под действием света у некоторых кристаллов удается наблюдать внутренний фотоэффект, заключающийся в том, что электроны, выбитые из электронных оболочек, остаются внутри криста,пла, вследствие чего возникает электрический ток. Однако для большинства ионных кристаллов этот эффект недостижим, так как для его получения требуются источники света с большой частотой колебаний. Особенными свойствами обладают ионные кристаллы с дефектами в структуре. Если в структуре не все узлы заняты ионами, то катионы имеют возможность свободного перемещения в пределах кристаллической решетки. Проводимость такого кристалла ненормально высока. [c.169]

    По способности проводить электрический ток полупроводники занимают промежуточное положение между изоляторами и металлическими проводниками. Особенность полупроводников — ярко выраженная способность повышать электропроводность с повышением температуры. В результате интенсивного теплового движения атомы утрачивают наружные электроны, которые служат носителями электрического тока. Достижения химии в разработке методов получения чистого кремния открывают большие возможности в развитии полупроводниковой техники. Для кремния необходима такая степень чистоты, чтобы на один миллиард атомов приходилось не больше одного атома иного элемента. Искусственно выращенные кристаллы чистого кремния используются в качестве полупроводников. [c.189]

    В качественном анализе приходится работать преимущественно с водными растворами солей, кислот и оснований. Водные растворы электролитов по сравнению с растворами неэлектролитов (сахар, спирт, ацетон, бензол, мочевина и др.) обладают целым рядом особенностей. Все они проводят электрический ток, откуда и их название электролиты или проводники второго рода . [c.43]

    С этой особенностью внутренней структуры металлов связаны их характерные физические свойства. Так как электроны в металлах не связаны с определенными ионами, то они легко могут перемещаться под влиянием уже небольшой разности потенциалов, что и обусловливает хорошую электропроводность металлов. Легкой подвижностью свободных электронов в кристаллах металлов объясняется также и их высокая теплопроводность. Поэтому по способности проводить тепло и электрический ток металлы располагаются в одном и том же порядке (рис. 56). Лучшими проводниками являются серебро, медь и алюминий. [c.285]

    Все электрохимические реакции происходят при протекании электрического тока в цепи. Эта цепь слагается из последовательно соединенных металлических проводников и раствора (или расплава) электролита. В металлических проводниках переносчиками тока являются электроны, в растворах электролитов — ионы. Непрерывность протекания тока в цепи обеспечивается только в том случае, если происходят процессы на электродах, т. е. на границе металл — электролит. На одном электроде происходит процесс приема электронов — восстановление, на другом электроде — процесс отдачи электронов — окисление. Особенностью электрохимических процессов в отличие от обычных химических является пространственное разделение процессов окисления и восстановления. Из этих со1р)яженных процессов, которые не могут происходить один без другого, и слагаются в целом химические процессы в электрохимических системах. [c.314]

    Электрические потери в гильзах влияют на параметры электродвигателя, особенно на коэффициент полезного действия и коэффициент мощности. В целях определения влияния геометрических и электрических параметров на потери в экранирующей гильзе рассмотрим ее как тонкостенный немагнитный ротор, размещенный в воздушном зазоре электродвигателя. Тогда гильза представляет собой короткозамкнутую обмотку , число витков которой в каждой фазе равно /3, а величина э. д. с., наводимая в ней, невелика, но вследствие малого сопротивления цепи электрический ток в гильзе достигает очень больших значений. Тепловые потери в любом проводнике возрастают в квадратичной зависимости от величины тока, поэтому потери в гильзе велики. [c.76]

    Селен — типичный полупроводник (см. 190). Особенно важным свойством его как полупроводника является резкое увеличение электропроводности при освещении. На границе селена с металлическим проводником образуется запорный слой — участок цепи, способный пропускать электрический ток только в одном на правлении. В связи с этими свойствами селен применяется в полупроводниковой технике для изготовления выпрямителей и фотоэлементов с запорным слоем. Теллур —тоже полупроводник, но [c.391]

    Полуреакции, протекающие на границе проводник первого рода— проводник второго рода (электролит) с участием электронов, н являются электрохимическими реакциями. Особенность их состоит в том, что это реакции гетерогенные. Кроме того, электрохимические реакции протекают не на любой гетерогенной границе, а на такой, на которой электронная проводимость электрического тока заменяется ионной проводимостью. В самом деле, при прохождении постоянного тока так, как это изображено на рис. 1.1 и 1.2, электроны подходят к границе раздела металл — раствор (или уходят от нее) по металлу, являющемуся электронным проводником проводником первого рода)-, одновременно к этой же границе подходят (или уходят от нее) ионы вещества, которое служит ионным проводником проводником второго рода).[c.9]

    Потери электрического тока при прохождении его через контактные соединения иногда превышают таковые в самих проводниках (например, в контактных сопротивлениях электродов печей). Поэтому выполнению контактных соединений следует уделять особенно серьезное внимание. Кроме того, энергия может теряться и в некоторых нетоковедущих частях (стальные и чугунные несущие конструкции шин и другие массивные железные части, расположенные вблизи токопроводов). Обусловлено это перемагничиванием указанных частей переменным током и возникновением наведенных вихревых токов. [c.85]

    Соединение двух или нескольких проводников, через которое проходит электрический ток, образует электрический контакт. Каждая СКЗ имеет десятки электрических контактов. Так как цепи СКЗ являются низкоомными, к контактам должны предъявляться особенно жесткие требования. Сопротивление контактного соединения СКЗ не должно превышать сопротивления целого проводника такой же длины. Контактные соединения должны обладать необходимой механической прочностью и устойчиво сохранять первоначальную проводимость в процессе эксплуатации. [c.141]

    Основная причина почвенной коррозии — наличие воды. Даже при минимальной влажности почва становится ионным проводником электрического тока, т.е. представляет собой электролит. К почвенной коррозии применимы основные закономерности электрохимической коррозии, справедливые для жидких электролитов. Однако электрохимический характер почвенной коррозии имеет особенности, отличающие ее от коррозии при погружении металла в электролит или от коррозии под пленкой влаги. Это связано с тем, что почва имеет сложное строение и представляет собой гетерогенную капиллярно-пористую систему. Почвы обладают водопроницаемостью и капиллярным водоперемещением, они накапливают и удерживают тепло и вместе с тем снижают испаряемость влаги. Если вода находится в порах или в виде поверхностных пленок на стенках пор, то ее связь с почвой имеет физико-механический характер. При этом влага удерживается в почве в неопределенных соотношениях. Другой вид связи — физико-химическая, при которой возникают коллоидные образования почвы. Возможна также химическая связь, которая характеризуется строго определенным молекулярным соотношением компонентов, например при образовании гидратированных химических соединений. [c.41]

    Отношение прочности к массе у алюминия (и особен-ао у многих его сплавов) выше, чем у стали 2) обладает бол э высо-/л сй ковкостью и тягучестью 3) устойчивость к коррозии 4) высокоэффективный проводник электрического тока 5) сильный восстакс -.л-ль (см. реакцию алюмотермии). [c.513]

    Гораздо чаще, однако, металл является существенной частью-некоторой конструкции или служит для изготовления хранилища или транспортера для жидкости или газа в данном случае необходимо знание потери прочности вследстзие коррозии. Иногда металл служит в качестве проводника электрического тока, и тогда оказывается важной потеря проводимости изменение электропроводности алюминиевых проводников, находящихся в городской атмосфере, было предметом продолжительных исследований Уилсона на химических предприятиях, как указали Льюис и Кинг электроизмерительные приборы (особенно амперметры) требуют частой проверки, так как коррозия увеличивает их сопротивление.[c.191]

    При комнатной температуре твердые соли (за немногими исключениями, например AgaHgJ4) очень плохо проводят электрический ток. При повышении температуры они часто являются хорошими проводниками, имеюшими неюторые интересные особенности. [c.453]

    В твердом состоянии соли, как правило, не проводят электрического тока, но повышение температуры делает их хорошими проводниками еще задолго до того, как они начинают плавиться. Такие твердые электролиты проявляют интересные особенности, обычно не характерные для других типов электролитов. Эти осо-беннести проявляются в том, что здесь электрический ток может переноситься ионами одного заряда (униполярная проводимость), одновременно ионами и электронами (смешанная проводимость), только электронами (электронная проводимость). [c.315]

    Ряд особенностей наблюдается в связнодиспероных системах и при другом явлении переноса — при протекании электрического тока под действием приложенной извне разности потенциалов. Будем, как и прежде, рассматривать дисперсную систему в виде куба единичного объема, к двум сторонам которого приложена разность потенциалов АЧ измеряется текущий через систему электрический ток /. В качестве модели такой дисперсной системы можно избрать большое число искривленны.х каналов (капилляров) переменной ширины, сливающихся друг с другом и затем снова разветвляющихся особенно упорядоченная система таких электропроводящих каналов возникает в пенах и высокоцентрированных прямых эмульсиях (см. рис. X—2). Если радиус каналов много больше толщины ионной атмосферы, то основное отличие удельной электропроводности подобной системы Ху от электропроводности дисперсионной среды Х.о связано лишь с чисто геометрическим фактором уменьшением эффективного сечения проводников, по которым течет ток, и некоторым увеличением их длины за счет извилистости каналов. Определение электропроводности позволяет оценить объемное содержание дисперсной фазы Уотн эмульсии или для пен — обратную величину — кратность К (см. 2 гл. X)  [c.201]

    Выпрямление тока в кремниевых вентилях основано на особен ностях электропроводности полупроводников при наличии в полу проводнике двух зон, в одной из которых имеются я-примеси, даю шир электронную проводимость, а в другой р-прймеси, дающие дырчатую проводимость, через границу раздела этих зон, так на- зываемый р-/г-переход, электрический ток может пройти лишь в од ном направлении. Кремниевые выпрямители в настоящее время собираются из вентилей, рассчитанных на ток силой в 200 А и npo-i бивное напряжение 600 В. Параллельно в плечо моста подсоединя- ется столько вентилей, сколько необходимо для пропуска тока но  [c.410]

    При выращивании кристаллов из расплава следует избегать одновремен- юго роста кристаллов вокруг значительного числа центров кристаллизации. 1 ледует позаботиться о том, чтобы выращиваемый кристалл вследствие со-1рикосновения с проводником тепла (с охлаждаемой трубкой или стержнем, отличающимся хорошей теплопроводностью) всегда являлся самым холодным местом в системе. Метод, особенно пригодный для выращивания кристаллов галогеиидов щелочных металлов, предложен Киропоулосом [9]. Расположение при этом методе частей прибора показано на рис. 89. Расплав в тигле, нагреваемом электрическим током, сначала следует довести до температуры выше точки плавления приблизительно на 150 °С, а затем путем погружения в иего охлаждающего стержня охладить до температуры выше точки плавления приблизительно на 70 °С. Лишь после этого начинают интенсивно охлаждать передатчик тепла. И когда на его кончике образуется кристалл, обыкновенно имеющий полусферическую форму, этот кристалл на передающей тепло трубке осторожно поднимают при помощи микрометрического винта на такую высоту, чтобы он едва лишь касался поверхности расплава. Тогда, начиная от этой точки, образуется более крупный, очень правильно образованный округленной формы кристалл (охлаждение передающей тепло трубки необходимо при этом усилить). Наконец, этот кристалл следует также поднять из расплава и очень осторожно охладить.[c.135]

    В последнее время стали применять в качестве полупроводников также и химические соединения, в первую очередь между элементами третьей ж пятой групп (полупроводники типа В ). Особенно ценными свойствами обладают сурьмянистый индии 1п8Ь, чувствительный к инфракрасному свету с очень большой длиной волны и ьшшьяковистый галлий ОаАз, в котором рекомбинация электронов и дырок дает интенсивное световое излучение (квантовый генератор света или полупроводниковый лазер, превращающий энергию электрического тока непосредственно в световую). Полупроводниковыми свойствами обладают и многие окислы. Так, окись цинка является электронным полупроводником роль доноров играют при этом избыточные атомы или однозарядные ионы цинка. Окись меди(1) является дырочным полупроводником роль акцепторов играют избыточные атомы кислорода. Однако подвижность носителей тока (электронов или дырок) в окисных полупроводниках низка, так что для радиотехники они менее ценны. Для выпрямления сильных токов используют тонкий слой окиси меди(1), нанесенный окислительным процессом на поверхность металлической меди (купроксный выпрямитель). Это — простейший аналог полупроводникового диода, в котором, однако, роль электронного проводника играет обычный металл. Свойства окисных полупроводников сильно зависят от состояния их поверхности. Так, электропроводность окиси цинка понижается в атмосфере кислорода, который адсорбируется поверхностью и захватывает свободные электроны. Способность окислов ускорять (катализировать) газовые реакции связана с полупроводниковыми свойствами, т. е. с наличием свободных электронов.— Доп. ред. [c.457]

    Непламенные атомизаторы. Недавно было предложено несколько типов непламенных атомизаторов, оказавшихся особенно полезными при количественном определении следов разных элементов. В непламенных атомизаторах несколько микролитров пробы испаряют и озоляют при низкой температуре на поверхности графита, тантала или других проводящих материалов, нагреваемых пропусканием через них электрического тока. Эти проводники изготовляют в форме полой трубки, полоски, стержня, лодочки или лотка. После озоления через проводник пропускают ток силой 100 А или больше, что вызывает быстрое повышение температуры до 2000—3000 °С проба атомизуется за несколько секунд. Процесс атомизации наблюдают при помощи спектрофотометра, в котором излучение от источника проходит непосредственно над нагретой поверхностью. Через несколько секунд оптическая плотность при длине волны поглощения возрастает до максимума, а затем падает до нуля, что соответствует атомизации и последующему улетучиванию пробы в основе анализа лежит высота пика. [c.180]

    В последнее время большое значение получили так называемые аолупроводники. К их числу относятся закись меди (СигО), окись цинка (2пО), сернистый свинец (РЬ5) и др. Характерная особенность этих материалов состоит в том, что при низкой температуре они почти не проводят электрический ток (по величинам сопротивления приближаются к изоляторам) при повышении же температуры их электропроводность резко возрастает, они становятся проводниками. Полупроводниковые приборы в настоящее время каходят все возрастающее применение (выпрямление тока, чувствительное измерение температур, превращение тепловой энергии непосредственно в электрическую и т. д. широкое применение полупроводники получают в радиотехнике). [c.141]


Новости -Обнаружено, что белковые выросты проводят ток не хуже, чем нанопровода

Ученые из Университета Массачусетса показали, что длинные белковые выросты некоторых бактерий проводят электрический ток не менее эффективно, чем дорогостоящие металлические наноструктуры.

То, что некоторые бактерии обладают длинными выростами — так называемыми пилями, которые способны проводить электроны, — известно уже несколько лет. Пили состоят из аминокислот, упакованных в филамент шириной 3–5 нм и длиной, превышающей размер самих бактерий в десятки раз. С их помощью отдельные микроорганизмы объединяются в биопленки с сетчатой структурой.

Открытие проводящих пилей произвело фурор в научной среде, ведь до того ученые считали, что биологические материалы очень плохо проводят электрический ток. То, что бактерии могут передавать электроны на огромные расстояния в десятки микрометров (да, огромные! — в мире все относительно), изменило представления о функционировании микробных сообществ почвы и донных осадков водоемов и… зажгло огонь в сердцах людей, занимающихся наноэлектроникой. Еще бы! дешевые быстрорастущие провода нано-размера — об этом можно только мечтать! Одна беда: эксперименты с пилями раз за разом давали противоречивые результаты, а свойства и величина их проводимости, так же как механизм, лежащий в ее основе, были абсолютно непонятны.

Проблема первых экспериментов заключалась, главным образом, в том, что условия, в которых они проводились, были далеки от природных. Поэтому Дерек Лавли (Derek Lovley) и его коллеги решили протестировать проводимость бактериальных нанопроводов in situ, т.е. прямо в биопленке. Их эксперименты были просты и изящны, как все гениальное. Ученые взяли анаэробных бактерий Geobacter sulfurreducens, знаменитых своими пилями и широко распространенных в природе, и стали выращивать их в стандартной камере для получения «бактериального» электричества. Такие камеры имеют анод и катод, изолированные друг от друга проницаемой для протонов (ионов водорода) мембраной. Они заполняются специальным буфером, содержащим субстрат для роста бактерий, например, ацетат.

Ацетат для большинства бактерий — то же самое, что еда для людей: он является источником углерода, необходимым для построения биомассы, а также источником электронов, которые участвуют в выработке энергии в процессе их переноса по ферментам дыхательной цепи. В последнем звене цепи электроны должны быть переданы на конечный акцептор, в качестве которого у людей выступает кислород, а у бактерий Geobacter в природе — оксиды железа. В эксперименте же в качестве конечного акцептора электронов выступал анод камеры, от которого электроны бежали дальше — на катод, создавая электрический ток. При этом ацетат окислялся до углекислого газа и протонов (Н+), которые поступали в камеру с катодом через проницаемую для них мембрану. Там они соединялись с прибежавшими электронами и образовывали газообразный водород.

Эксперимент длился больше месяца. По мере того, как бактерии облепляли золотые пластины анода и заполняли непроводящую щель между ними, ток между катодом и анодом увеличивался. При этом проводимость росла по мере увеличения толщины биопленки и была сопоставима с проводимостью аналогичных синтетических наноструктур.

Ученые решили доказать, что появляющаяся проводимость является свойством пилей, а не биомассы в целом. Для этого они выяснили величину экспрессии структурного белка пилей PilA в нескольких штаммах бактерий, с которыми проводились эксперименты. Оказалось, что чем больше экспрессия белка в клетках штамма, тем лучше его биопленка проводит ток.

Дальнейшие эксперименты открыли самое интересное: выяснилось, что проводимость пилей зависит от температуры и pH среды совсем так же, как зависит от этих факторов проводимость металлов. Понижение температуры и кислая среда усиливали проводимость, а ведь это свойство металлических проводников уже давно используется в электронике. Эксперименты Дерека Лавли и его команды впервые показали, что бактериальными нанопроводами можно управлять.

Вот только структура этих проводов, а, следовательно, и механизм проведения тока, по-прежнему остаются темным лесом. Конечно, у ученых есть догадки по этому поводу, но пока это всего лишь красивые гипотезы. Бактериальные нанопровода открывают новые горизонты в биоэлектронике. Возможно, люди создадут дешевые быстрорастущие наноматериалы с уникальными свойствами на основе синтезируемых бактериями пилей и научатся растить подобные им структуры, подсмотрев у природы еще одно инженерное чудо. В свою очередь, это повлечет за собой создание сложных микрочипов и сенсоров, наномоторов, нанобиотранзисторов и прочих нано…

А как вам возможность встраивания электронных устройств в живой организм и расширение его мыслительных способностей? Вы хотите научиться считать лучше и быстрее, чем ваш калькулятор? Хотите увеличить объем памяти, в конце концов? не через 100–200 лет, а уже совсем скоро? Может быть, вам это покажется всего лишь фантазией, но давайте доживем до завтра. Ведь история науки уже неоднократно видела превращения чудес в самую настоящую реальность.


Источник: biomolecula.ru

08.02.2012, 16501 просмотр.

Вода и электрический ток - ООО «УК Энерготехсервис»

С электрическим током приходится сталкиваться повсеместно. С другой стороны, человек на 70-80% состоит из воды, постоянно ее пьет, моется, купается, использует ее для производства, уборки. Таким образом, важно знать, как вода и электричество взаимодействуют между собой.

Почему вода проводит электричество

В жидких веществах причиной появления электричества являются ионы. Когда они начинают под действием электрического поля упорядоченно двигаться, возникает ток. Абсолютно чистая вода – это нейтральная молекула, диэлектрик, и ток она не проводит.

Иногда, очень редко, молекулы воды тоже распадаются на ионы, поэтому проводимость нельзя считать равной абсолютному нулю. Но она настолько мала при нормальных условиях, что ею пренебрегают.

Если добавить в воду соль какого-либо металла, то образуются ионы и жидкость станет проводником. Чем больше солей растворится, тем большей проводимостью станет обладать вода.

Происходит это потому, что молекула воды полярная. Она притягивается к молекуле соли и разрывает ее на части. Так образуются ионы.

Поскольку в природе и в водопроводной трубе вода всегда с примесями, то электричество она проводит.



Поверхность нашего тела тоже всегда влажная и немного соленая. Следовательно, тело тоже проводит электричество. Еще лучше, чем кожа, проводит электричество кровь, желудочный сок, мышцы, моча. По этой причине человек очень подвержен влиянию электричества и должен осторожно с ним обращаться.

Примеси, влияющие на проводимость

Не только соль влияет на проводимость. Это может быть щелочь или кислота, надо лишь, чтобы они вступили в химическую реакцию с водой и образовали ионы.

Обратите внимание! Процесс распада на ионы в растворах воды называется электролитической диссоциацией.

Наиболее сильно на проводимость влияют все-таки соли, некоторые кислоты (серная, соляная) и некоторые щелочи (каустическая сода, калиевый щелок).

Проводимость зависит не только от концентрации соли, но и от ее вида. Чем тяжелее ионы, тем они менее подвижны. И чем больше их заряд, тем больше сила тока.

Измеряя проводимость воды, можно определить степень ее загрязнения примесями. Измерения следует проводить при определенной температуре, так как она тоже влияет на электричество.

Есть простой эксперимент, показывающий, как вода проводит электричество при добавлении в нее солей. Суть его заключается в следующем:

  • необходимо собрать цепь, внутри которой будет находиться лампочка и два оголенных контакта;
  • контакты опускают в стакан с очищенной водой, замыкая тем самым цепь;
  • постепенно добавляя в воду соль, следят, как лампочка начинает светиться все ярче и ярче.

В целях безопасности эксперимент надо проводить в резиновых перчатках. Источником тока может быть аккумулятор на 12 вольт. К нему подсоединяется соответствующая лампа. Размешивать соль следует деревянной палочкой.

Проводимость льда

Замерзшая вода, то есть лед, по своей проводимости схожа с деревом или текстолитом. Хорошим изолятором лед нельзя назвать, у него тоже есть ионная проводимость. Особое значение имеет, из какой воды он получился. Если из очищенной, то ток не потечет, если из обычной или соленой – изоляционные свойства низкие.

Дистиллированная вода

Если воду очистить от всех примесей, то она перестанет пропускать ток. Такая вода называется дистиллированной. Ее получают в процессе перегонки в аппаратах, называемых дистилляторами, методом обратного осмоса и некоторыми другими способами. Многие пытливые умы интересует, проводит ли ток беспримесная дистиллированная вода?

Обратите внимание! Электрическая проводимость дистиллированной воды крайне мала. В ней растворены преимущественно газы. Можно считать, что ток она не проводит.

Из-за присутствия углекислого газа такая жидкость имеет слабую кислотность, но это на электропроводность не влияет. Чтобы избавиться от углекислого газа, дистиллированную воду кипятят 30 минут, затем герметично закрывают.

Итак, отвечая на вопрос, какая вода не может проводить электрический ток, следует отвечать – дистиллированная, высокоочищенная.

Защита от удара током

Современные электрические приборы делают так, чтобы они были максимально безопасными для человека. Провода и все части прибора помещают в электроизолирующую оболочку. Но все же в некоторых случаях электричество может нанести вред.

Если изоляция повредилась и происходит пробой тока на корпус прибора, то можно получить серьезный удар. Такие удары приводят к травмам, а порой и к смерти. Иногда травма наступает не от самого тока, а от его последствий.

Человека отдергивает, отбрасывает назад, и он ударяется головой или другой частью тела о твердый предмет.

Вот почему важно приобретать только качественную бытовую технику и устанавливать УЗО (устройство защитного отключения) в доме. Никогда нельзя хвататься голыми руками за провода, не будучи на 100% уверенным, что они обесточены. Осторожно следует обращаться с конденсаторами, и перед использованием даже вполне знакомого электроприбора желательно прочитать инструкцию.

Оценка статьи:

Загрузка…

Электрический ток в жидкости и фотоэффект • Библиотека

Самое интересное, привлекательное и полезное в фотоэффекте — это возможность получения электродвижущей силы, т. е. работы по перемещению электрических зарядов, которую совершают силы неэлектрического происхождения.

Действительно, при взаимодействии света с веществом происходит перераспределение электронов по энергетическим уровням. Если энергия кванта превышает ширину запрещенной зоны, электрон переходит из валентной зоны в зону проводимости.

В результате электрод, потерявший электрон, приобретает положительный заряд, что, собственно говоря, и является причиной возникновения электрического тока в цепи.

Однако не все так просто. Обычные материалы — металлы и диэлектрики — обладают достаточно большой шириной запрещенной зоны, что, по существу, оказывается препятствием для получения дешевого и экологически чистого источника энергии.

Поэтому должны приветствоваться любые попытки создать материал, характеризующийся максимальным отношением силы фототока к величине светового потока, падающего на поверхность рабочего вещества. К примеру, замечательные результаты дает монокристалл германия, но созданная таким образом солнечная батарея оказывается экономически невыгодной.

И это не единственное препятствие на пути энергетического прогресса. Недолговечность — вот что может испортить и действительно портит безоблачную жизнь потребителям безоблачной энергии.

Вместе с тем, решение этой фотоэлектрической проблемы, похоже, лежит на поверхности. Так получилось, что открытый при помощи жидкости фотоэффект теперь в большей степени связывает свою судьбу с полупроводниками.

Правда и то, что контакт полупроводника или металла с жидкостью (электролитом) позволил узнать о природе взаимодействия оптического излучения с веществом чрезвычайно много, а вот возможность использования контакта обычного металла с обычной жидкостью в практических целях осталась нетронутой.

Поэтому попытаемся внести свой вклад в изучение этого замечательного явления, тем более что такое сравнительно несложное исследование возможно в обычной учебной лаборатории.

Лампа, алюминиевая банка и пара приборов

Почти все, что нужно для изготовления экспериментальной установки, представлено на рисунке 1. Исследуемая жидкость находится в цилиндрической кювете, боковая поверхность которой (К) диаметром 75 мм и высотой 45 мм изготовлена из алюминия. Это — один электрод фотоэлектрического прибора.

Из того же материала изготовлен второй цилиндрический электрод (к) диаметром 10 мм и высотой 45 мм. Раз изучается влияние света от лампы (Л) на жидкость, то необходимо избежать попадания света на поверхность металлических электродов.

Для этого служат два экрана (Э) и (э), изготовленные из светонепроницаемого пластика. Высоты экранов одинаковы и составляют 40 мм, внутренний диаметр большого экрана 40 мм, внешний диаметр малого экрана 20 мм.

Выбор алюминия в качестве электродов обусловлен тем, что толщина переходного слоя «алюминий — вода» обладает чрезвычайно большой электрической емкостью, и есть надежда, что процесс экспозиции удастся растянуть во времени.

В качестве рабочей жидкости, как предполагается, играющей самое активное участие в формировании фотоэлектрического эффекта, лучше всего использовать дистиллированную воду. Почему? Воды в природе очень много — это раз. Есть надежда избежать помех, обусловленных химическими процессами, — это два.

Между источником света (Л) и кюветой с исследуемой жидкостью находится поглотитель (П) — чтобы избавиться от нагрева жидкости лампой. Источником света может быть практически любая энергосберегающая лампа, например лампа Е27-9W/C:4000 К.

Выбор поглотителя достаточно очевиден — это слой воды высотой полтора сантиметра, налитой в тонкостенную кювету. Есть надежда, что инфракрасное излучение от лампы таким поглотителем будет подавлено полностью.

В перспективе поглотитель можно заменить светофильтром, если потребуются спектрометрические измерения.

На входе установлено фотосопротивление (ФС), позволяющее однозначно судить об освещенности поверхности исследуемой жидкости. Нужны еще два прибора. Один из них измеряет падение напряжения на сопротивлении нагрузки (R = 15 кОм), а второй измеряет сопротивление фоторезистора.

Пока только опыт (наблюдение)

Заправив кювету дистиллированной водой и подключив милливольтметр, начинаешь подозревать, что направление тока на рисунке 1 указано неверно. И так, и не так. На самом деле даже дистиллированная вода, сколь бы чистой она ни была, все равно химически взаимодействует с металлом. Именно это и имеет место сразу после того, как вы залили воду в кювету.

Включив источник света, обнаруживаешь достаточно странное обстоятельство: ток в цепи не только изменяется по величине, но и меняет направление (рис. 2). После выключения лампы ток медленно, очень медленно, возвращается в «отрицательную» область, но свое значение не восстанавливает.

Придется подождать десяток часов, прежде чем можно будет снова начать измерения.

Эксперимент первый. Выбор поглотителя

Через сутки после загрузки воды в кювету темновой ток (ток в цепи при отключенном источнике света) становится практически постоянным. Почему это происходит, пока неясно.

Сколь бы маломощна ни была лампа, играющая роль источника света, но нагрев жидкости в кювете все-таки возможен. А значит, нужен термометр, позволяющий контролировать и этот процесс. Конструкция кюветы позволяет установить небольшой градусник, а лучше термопару, без особых проблем.

К фототоку можно относиться двояким образом. Прежде всего, это процесс изменения тока в цепи, обусловленный оптическим облучением. Количественная характеристика этого процесса может тоже именоваться фототоком: можно договориться, что это ток в цепи в определенный момент времени минус ток в цепи в момент включения источника света.

Первое измерение проводим без поглотителя; в рабочем журнале набор чисел отмечаем перечеркнутой букой П. В глаза бросаются две особенности: возрастание тока в цепи начинается почти сразу же после включения источника света и прекращается сразу же после выключения лампы (рис. 3).

При этом, что важно, температура жидкости еще сравнительно долго продолжает расти (рис. 4). Появляется убежденность, что такое изменение фототока невозможно объяснить ни нагревом жидкости, ни влиянием света на протекание химических реакций.

То и другое в подавляющем большинстве случаев — сравнительно медленные процессы.

Дальше начинается самое интересное и не противоречащее ни здравому смыслу, ни известным и устоявшимся представлениям.

Использование в качестве поглотителя стеклотекстолита толщиной 2 мм с нанесенным сверху слоем меди толщиной 0,1 мм (П = Cu+) подавляет эффект лишь наполовину (см.  рис. 3).

Гораздо сильнее действует гофрированный картон толщиной 3 мм с наклеенной сверху алюминиевой пленкой толщиной 0,05 мм (П = Al+). В этом нет ничего странного: медь обладает большой теплоемкостью, а картон — низкой теплопроводностью.

При первом поглотителе максимальное изменение температуры составило 1,5°C, а при втором — около 0,5°C. Следует обратить внимание на еще одно важное обстоятельство: в начале экспозиции фототок растет, а температура жидкости если и увеличивается, то несущественно. Следствие может отставать от причины, но не наоборот.

Конечно же, все три зависимости соответствуют одному и тому же положению лампы. При отсутствии поглотителя средняя освещенность поверхности жидкости составила 15000 лк (напомним, что в люксах измеряется освещенность в Международной системе единиц — СИ).

Итак, первый эксперимент, заключающийся в ежеминутных измерениях падения напряжения и температуры в течение нескольких часов, подтвердил предположение о том, что электрический ток в жидкости, по крайней мере частично, имеет фотоэлектрическую природу.

Эксперимент второй. Фототок и освещенность

Следующий шаг — проверка линейности «люкс-амперной» характеристики. Имеется в виду пропорциональность освещенности и максимального значения фототока, а помешать такой линейности в принципе может только тепловой нагрев жидкости.

Существует прекрасный способ избавиться от инфракрасного излучения — использовать воду в качестве поглотителя. Оказывается, достаточен слой воды в несколько сантиметров, чтобы заглушить это излучение полностью.

Результаты измерений, аналогичных предыдущим, показали, что при использовании водного поглотителя (П = Н2О) фототок ведет себя совершенно по-другому (рис. 5). Самое основное: после выключения источника света сила фототока начинает резко уменьшаться.

Вот оно, с одной стороны, обоснование фотоэлектрической природы тока в цепи, а с другой — подтверждение влияния инфракрасного излучения на электрические процессы в жидкости.

Теперь есть все, чтобы построить зависимость фототока от освещенности (рис.  6). Однако трех значений, приведенных на предыдущем рисунке, недостаточно. Значит, придется провести дополнительные измерения.

Но и этого мало — каждое измерение придется повторить неоднократно, иначе есть опасность за результат выдать банальный промах.

И тем не менее, у нас нет оснований сомневаться в линейности зависимости фототока от освещенности.

Всякое исследование должно заканчиваться выводом. В нашем случае можно высказать гипотезу, пусть даже и требующую проверки. А она такова: не исключено, что освещенность воды, даже очень слабая, является причиной темнового тока. По крайней мере, ощутимый вклад в электродвижущую силу световая экспозиция воды вносить безусловно должна.

Вода не проводит электричество

Всем известно, что вода и электричество — весьма опасное сочетание. Однако сама по себе вода ток не проводит. Тогда почему вода считается хорошим проводником?

Чтобы в этом разобраться, нужно представить атом, который состоит из протонов, нейтронов и электронов. Соотношение нейтронов и электронов определяют заряд атома.

Если число протонов больше, чем электронов, заряд положительный, если наоборот — отрицательный. Поскольку атомы стремятся к нейтральному заряду, они отдают или забирают электроны.

При переходе электрона от отрицательно заряженного атома к атому с положительным зарядом образуется электрический ток.

Так как молекулы воды не имеют заряда, то и электричество они не проводят. Поэтому дистиллированная вода считается диэлектриком, то есть ток она не проводит. Однако такая вода встречается нечасто.

Вся вода, которая течёт из-под крана, содержится в реках, озёрах и морях, — это минеральный раствор той или иной концентрации.

В ней содержатся как положительно (кальций, магний, натрий, железо), так и отрицательно (хлор, сульфат, карбонат) заряженные частицы, поэтому такая вода хорошо проводит ток, и тем лучше, чем больше концентрация минеральных солей.

10 тайн мира, которые наука, наконец, раскрыла

«Движущиеся камни», странные ноги жирафов, поющие песчаные дюны и другие потрясающие загадки природы, которые нам удалось разгадать за последние несколько лет. 1.

Секрет «движущихся камней» в Долине Смерти С 1940-го года до недавнего времени Рейстрек-Плайя, высохшее озеро с ровным дном, находящееся в Долине Смерти в Калифорнии, было местом, где наблюдался феномен «движущихся камней».

Над этой тайной ломало голову множество людей. Годами или даже десятилетиями, некая сила, казалось, двигала… Читать далее…

Атом, люстр, нуктемерон, и ещё семь единиц времени, о которых вы не слышали

Когда люди говорят, что им «довольно момента», они наверняка не догадываются, что обещают освободиться ровно через 90 секунд.

Ведь в Средние века термин «момент» определял промежуток времени продолжительностью в 1/40 часа или, как тогда было принято говорить, 1/10 пункта, составлявшего 15 минут. Иными словами, он насчитывал 90 секунд.

С годами момент утратил свое первоначальное значение, но до сих пор используется в обиходе для обозначения неопределенного, но очень краткого интервала. Так почему же… Читать далее…

Согласно новой теории, параллельные вселенные могут существовать в действительности

Представьте себе мир, где динозавры не вымерли, Германия победила во Второй мировой войне, а вы родились в совсем другой стране.

Согласно теории американских и австралийских исследователей, такие миры действительно могут существовать в параллельных вселенных, постоянно друг с другом взаимодействующих.

Да, это звучит как научная фантастика, но новая теория может объяснить некоторые противоречия в квантовой механике, над которыми веками бьются учёные. Учёные из Университета Гриффита и Калифорнийского университета считают, что соседние миры не развиваются… Читать далее…

10 попыток объяснить существование жизни без дарвиновской Теории эволюции

После кругосветного путешествия Чарльз Дарвин окончательно уверовал в то, что в природе преобладает система, которую он назвал «естественный отбор», и которая, в свою очередь, вызывает процесс эволюции.

Проще говоря, организмы, которые живут достаточно долго для того, чтобы воспроизвести потомство, передают ему свою генетическую память. Если же организм по тем или иным причинам погиб, не оставив потомства, его характеристики не появятся в генофонде.

Со временем наращивание характеристик может привести к возникновению совершенно новых… Читать далее…

Проводит ли вода электрический ток

Удачник Высший разум (139609) 9 лет назад Некоторые как сговорились. Кого спрашивали про ДИСТИЛИРОВАННУЮ воду? Вопрос об обычной воде. taukamille самый адекватный из всех. Итак, по порядку. 1) Дистилированная вода — действительно диэлектрик, но она в природе встречается только в лабораториях.

2) Обычная вода — наоборот, великолепный проводник. Поэтому в правилах поведения во время грозы написано: — не купаться — держаться подальше от любых водоемов, даже от луж. 3) Также в правилах пользования электроприборами написано: — не включать электроприборы большого сопростивления в ванной. Максимум — электробритву или фен.

— лампа в ванной должна стоять внутри герметичного колпака. И еще добавлю. Известный поэт и певец, бард Александр Галич погиб в США в 1977 году в ванне. Он налил ванну, но когда лег в нее, вода остыла. И тогда он включил кипятильник и сунул его в ванну, а сам не вылез. Ток пошел в воду, и он умер мгновенно.

Хотя некоторые считают, что его таким нестандартным образом убили сотрудники КГБ. Но сами КГБ-шники этого не признают.

Елизавета Кириллова Просветленный (40564) 9 лет назад

да

Егор Ваганов Профи (719) 9 лет назад

Да.

[Все будет Coca-Cola] Мастер (1203) 9 лет назад

да конечно

123 Гуру (3170) 9 лет назад

Да, это знают даже 6ти летние дети…

Anastasia Мастер (1763) 9 лет назад

конечно проводит

Елена Владимировна Мыслитель (8591) 9 лет назад

А как же!)))

Из твоего кошмарного сна Просветленный (32750) 9 лет назад

Удельная электропроводность дистиллированной воды, как правило, менее 5 мкСм/см. При необходимости использования более чистой воды используют деионизированную воду. Удельная электропроводность деионизованной воды может быть менее 0,05 мкСм/см. т. е 1000000/0,05 Ом. 20 МОм

Сёма Рубероид Мудрец (13831) 9 лет назад

плохо быть деревянным

David Ученик (181) 9 лет назад

Еще бы

Azi Yeszhanov Ученик (149) 9 лет назад

Еще как проводит!!!

Виктор Симаев Гуру (2784) 9 лет назад

вода проводит ток только тогда, когда в ней растворены какие либо соли, а чистая вода очень плохо.. . +5 Алексею Поспелову и «из твоего кошмарного сна»

Kartman Мыслитель (8736) 9 лет назад Нет, дистиллированная вода ток не проводит. Проводником в простой воде являются соли. Ну вообще есть в физике понятие удельной электропроводности. Так что при определенном напряжении и дистиллированная будет проводить, но это уже не в домашних условиях и на очень малом расстоянии м/у электродами.

Сколько же неучей у нас в стране. даже страшно))

Александр Клементьев Мудрец (11182) 9 лет назад

Диэлектриком является дистилированная вода, не имеющая примесей, служащих носителями заряда. Но обычная вода, водопроводная, речная или еще какая-то имеет множество различных примесей, поэтому ток проводит.

Иначе почему для сырых помещений более строгие требования к устройству электроустановок и технике безопасности при работе с ними? Еще пример: на линиях электропередач короткие замыкания учащаются при дождях и летом под утро, во время росы.

Инвестиции в золото: что нужно знать о рынке драгметаллов :: Новости :: РБК Инвестиции

Драгметаллы высоко ценились людьми с древних времен. Из них чеканили монеты, делали украшения. И сейчас, когда рынки неспокойны, инвесторы вспоминают о надежности золота и серебра. Что нужно знать о рынке драгметаллов?

Фото: uforms.ru для РБК Quote

В группу драгоценных (благородных) металлов входят золото, платина и серебро, палладий, а также осмий, родий, иридий и рутений. Все они обладают качествами, которые выгодно отличают их от других металлов. Эти металлы не ржавеют, не подвержены коррозии и очень привлекательно выглядят. Кроме того, это редкие металлы из-за низкого содержания в земной коре и сложности добычи. Все это и делает их драгоценными.

Золото больше всего ценят как инвестиционный металл и сырье для ювелирных изделий. Незаменимо оно для создания национальных резервов. Золотые слитки могут храниться практически вечно и при этом совершенно не портиться. Золото великолепно проводит электричество и применяется в промышленности там, где требуются сочетание долговечности и высокой проводимости — например в особо точных приборах.

Палладий и платина чаще используются в автомобильной промышленности как важный компонент автокатализаторов. Катализаторы помогают снижать уровень выбросов токсичных веществ в атмосферу. Платина также популярна среди ювелиров.

Серебро выделяется тем, что его в равной степени можно причислить как к драгоценным, так и к промышленным металлам. Как драгоценный металл серебро популярно среди инвесторов. Его можно купить в виде слитков, монет, через обезличенные металлические счета или ETF. В качестве промышленного металла серебро применяется в электронике, медицине, химии, в военной промышленности, при производстве зеркал и солнечных батарей.

Кто покупает и продает драгметаллы

  • золотодобывающие компании. Золотодобытчики поставляют на рынок основное количество золота;
  • промышленные потребители — ювелиры, промышленные предприятия;
  • профессиональные дилеры и посредники. Это в основном банки и специализированные компании. Они покупают золото за свой счет и потом перепродают его другим банкам. Они могут выступать как брокерами, так и первичными дилерами;
  • инвесторы — например, пенсионные фонды и частные инвесторы;
  • центральные банки. С одной стороны, они выступают как крупные инвесторы — они формируют золотые резервы государств и управляют ими. С другой стороны, центробанки устанавливают правила игры на рынке;

Где торгуются драгметаллы

Драгоценные металлы торгуются в основном на товарных биржах. На них покупают и продают, главным образом, фьючерсы, опционы и другие производные инструменты на драгметаллы. Золотодобытчики часто используют разные рыночные инструменты, чтобы застраховать — захеджировать — свою прибыль от незапланированного изменения цен. Самые известные и основные биржи, на которых можно торговать драгметаллами, это:

  • Comex в Нью-Йорке;
  • Nymex в Нью-Йорке;
  • Simex в Сингапуре;
  • Tocom в Токио;
  • Люксембургская биржа золота.

Особое место на рынке драгоценных металлов занимает Лондонская ассоциация рынка драгоценных металлов (London Bullion Market Association; LBMA). В нее входит более 150 компаний по всему миру — трейдеры, производители, добытчики и обогатители, компании, обеспечивающие хранение и перевозку драгоценных металлов.

Эта организация управляет рынком драгоценных металлов, гарантирует его стабильность, устанавливает международные стандарты и многое другое. Кроме того, LBMA ежедневно устанавливает спотовые базовые цены на золото, серебро, платину и палладий. Расчет цен осуществляется независимыми третьими лицами через электронные аукционные площадки. Получаемые цены — признанные эталонные цены на драгоценные металлы.

Кроме бирж, драгметаллы обращаются на

  • межбанковском рынке наличных металлов — рынке спот. Он зачастую является индикатором для всех остальных площадок, поскольку на рынке спот проводятся операции с реальным активом «здесь и сейчас»;
  • розничном рынке. На этом рынке обращаются слитки, драгоценные монеты и ювелирные украшения;

Кроме того, существует вторичный рынок драгметаллов. На нем торгуются переработанные отходы промышленного производства и металла, полученного из устаревшей техники — так называемый лом.

От чего зависят цены на драгметаллы

1. Состояние финансовых рынков. Золото традиционно является защитным активом — золото покупают во время нестабильности на рынках, в экономике и при росте инфляции. И наоборот — чем сильнее растут финансовые рынки, тем привлекательнее становятся рисковые активы и тем меньшим спросом пользуется золото и серебро.

Иногда это взаимоотношение не срабатывает. К примеру, в случае значительного падения рынка акций инвесторы могут начать продавать золото, чтобы покрыть убытки на фондовом рынке.

2. Процентные ставки. Если центробанк повышает ставку, акции и облигации начинают приносить больше доходности. Драгметаллы же не приносят процентного дохода и полезны инвесторам только в контексте роста цен. Соответственно, спрос на них начинает падать.

3. Резервы. Отличительной особенностью рынка золота является активное участие центробанков в торгах, покупающих металл для резервов. Действия центральных банков могут оказывать решающее влияние на рынок золота.

4. Состояние экономики. Поскольку серебро, платина и палладий часто используются в промышленности, их цены сильно зависят от ситуации в экономике. Снижение темпов роста в экономике ведет к падению спроса на драгметаллы со стороны компаний и тем самым ведет к снижению цен на драгметаллы. Дешевеют металлы и при изменении конъюнктуры на рынке.

Динамика рынка серебра чаще всего связана с рынком золота. Как правило цены на серебро повторяют траекторию движения желтого металла, однако с более активной амплитудой. То есть серебро — более волатильный  актив и вложения в него сопряжены с повышенным риском.

В последнее время платина начала сильно уступать палладию по динамике цен. За 2019 год цены на палладий выросли на 60%. За это же время прирост по платине составил всего 22% и сейчас платина стоит вдвое дешевле палладия.

Причина лежит в том, что платина используется в катализаторах для дизельных автомобилей, а палладий — с бензиновым. После дизельного скандала с Volkswagen, разразившегося осенью 2015 года, сильно упал спрос на дизельный транспорт, а вместе с ним — и на платину.

Изменчивость цены в определенный промежуток времени. Финансовый показатель в управлении финансовыми рисками. Характеризует тенденцию изменчивости цены – резкое падение или рост приводит к росту волатильности. Подробнее

Титан — свойства, характеристики, сплаты

В периодической системе химический элемент титан обозначается, как Ti (Titanium) и располагается в побочной подгруппе IV группы, в 4 периоде под атомным номером 22. Это серебристо-белый твёрдый металл, который входит в состав большого количества минералов. Купить титан вы можете на нашем сайте.

Открыли титан в конце 18 века химики из Англии и Германии Ульям Грегор и Мартин Клапрот, причём независимо друг от друга с шестилетней разницей. Название элементу дал именно Мартин Клапрот в честь древнегреческих персонажей титанов (огромных, сильных, бессмертных существ). Как оказалось, название стало пророческим, но чтобы познакомиться со всеми свойствами титана, человечеству понадобилось ещё больше 150 лет. Только через три десятилетия удалось получить первый образец металла титана. На тот момент времени его практически не использовали из-за хрупкости. В 1925 году после ряда опытов, при помощи йодидного метода химики Ван Аркель и Де Бур добыли чистый титан.

Благодаря ценным свойствам металла, на него сразу же обратили внимание инженеры и конструкторы. Это был настоящий прорыв. В 1940 году Кролль разработал магниетермический способ получения титана из руды. Этот способ актуален и на сегодняшний день.

Физические и механические свойства

Титан является довольно тугоплавким металлом. Температура его плавления составляет 1668±3°С. По этому показателю он уступает таким металлам, как тантал, вольфрам, рений, ниобий, молибден, тантал, цирконий. Титан – это парамагнитный металл. В магнитном поле он не намагничивается, но не выталкивается из него. Изображение 2
Титан обладает низкой плотностью (4,5 г/см³) и высокой прочностью (до 140 кг/мм²). Эти свойства практически не меняются при высоких температурах. Он более чем в 1,5 раза тяжелее алюминия (2,7 г/см³), зато в 1,5 раза легче железа (7,8 г/см³). По механическим свойствам титан намного превосходит эти металлы. По прочности титан и его сплавы располагаются в одном ряду со многими марками легированных сталей.

По стойкости к коррозии титан не уступает платине. Металл обладает отличной устойчивостью в условиях кавитации. Пузырьки воздуха, образующиеся в жидкой среде при активном движении титановой детали, практически не разрушают её.

Это прочный металл, способный сопротивляться разрушению и пластической деформации. Он в 12 раз твёрже алюминия и в 4 раза - меди и железа. Ещё один важный показатель – это предел текучести. С увеличением этого показателя улучшается сопротивление деталей из титана эксплуатационным нагрузкам.

В сплавах с определёнными металлами (особенно с никелем и водородом) титан способен «запоминать» форму изделия, созданную при определённой температуре. Такое изделие потом можно деформировать и оно надолго сохранит это положение. Если же изделие нагреть до температуры, при которой оно было сделано, то изделие примет первоначальную форму. Называют это свойство «памятью».

Теплопроводность титана сравнительно низкая и коэффициент линейного расширения соответственно тоже. Из этого следует, что металл плохо проводит электричество и тепло. Зато при низких температурах он является сверхпроводником электричества, что позволяет ему передавать энергию на значительные расстояния. Также титан обладает высоким электросопротивлением.
Чистый металл титан подлежит различным видам обработки в холодном и горячем состоянии. Его можно вытягивать и делать проволоку, ковать, прокатывать в ленты, листы и фольгу с толщиной до 0,01 мм. Из титана изготавливают такие виды проката: титановая лента, титановая проволока, титановые трубы, титановые втулки, титановый круг, титановый пруток.

Химические свойства

Чистый титан – это химически активный элемент. Благодаря тому, что на его поверхности формируется плотная защитная плёнка, металл обладает высокой устойчивостью к коррозии. Он не подвергается окислению на воздухе, в соленой морской воде, не меняется во многих агрессивных химических средах (например: разбавленная и концентрированная азотная кислота, царская водка). При высоких температурах титан взаимодействует с реагентами намного активнее. На воздухе при температуре 1200°С происходит его воспламенение. Возгораясь, металл даёт яркое свечение. Активная реакция происходит и с азотом, с образованием нитридной плёнки желто-коричневого цвета на поверхности титана.

Реакции с соляной и серной кислотами при комнатной температуре слабые, но при нагреве металл усиленно растворяется. В результате реакции образуются низшие хлориды и моносульфат. Также происходят слабые взаимодействия с фосфорной и азотной кислотами. Металл реагирует с галогенами. Реакция с хлором происходит при 300°С.
Активная реакция с водородом протекает при температуре чуть выше комнатной. Титан активно поглощает водород. 1 г титана может поглотить до 400 см³ водорода. Нагретый металл разлагает двуокись углерода и пары воды. Взаимодействие с парами воды происходит при температуре более 800°С. В результате реакции образуется окисел металла и улетучивается водород. При более высокой температуре горячий титан поглощает углекислый газ и образует карбид и окисел.

Способы получения

Титан является одним из самых распространённых элементов на Земле. Содержание его в недрах планеты по массе составляет 0,57%. Самая большая концентрация металла наблюдается в «базальтовой оболочке» (0,9%), в гранитных породах (0,23%) и в ультраосновных породах (0,03%). Существует около 70 минералов титана, в которых он содержится в виде титановой кислоты или двуокиси. Главные минералы титановых руд это: ильменит, анатаз, рутил, брукит, лопарит, лейкоксен, перовскит и сфен. Основные мировые производители титана – это Великобритания, США, Франция, Япония, Канада, Италия, Испания и Бельгия.
Существует несколько способов получения титана. Все они применяются на практике и вполне эффективны.

1. Магниетермический процесс.

Добывают руду, содержащую титан и перерабатывают его в диоксид, который медленно и при очень высоких температурных значениях подвергают хлорированию. Хлорирование проводят в углеродной среде. Затем хлорид титана, образовавшийся в результате реакции, восстанавливают магнием. Полученный металл нагревают в вакуумном оборудовании при высокой температуре. В результате магний и хлорид магния испаряются, остаётся титан с множеством пор и пустот. Губчатый титан переплавляют для получения качественного металла.

2. Гидридно-кальциевый метод.

Сначала получают гидрид титана, а затем разделяют его на компоненты: титан и водород. Процесс происходит в безвоздушном пространстве при высокой температуре. Образуется оксид кальция, который проходит отмывку слабыми кислотами.
Гидридно-кальциевый и магниетермический методы обычно используются в промышленных масштабах. Эти методы позволяют получить значительное количество титана за небольшой промежуток времени, с минимальными денежными затратами.

3. Электролизный метод.

Хлорид или диоксид титана подвергается воздействию высокой силы тока. В результате происходит разложение соединений.

4. Йодидный метод.

Диоксид титана взаимодействует с парами йода. Далее на титановый йодид воздействуют высокой температурой, в результате чего получается титан. Этот метод является наиболее эффективным, но и самым дорогостоящим. Титан получается очень высокой чистоты без примесей и добавок.

Применение титана

Благодаря хорошим антикоррозионным свойствам титан используют для изготовления химической аппаратуры. Высокая жаростойкость металла и его сплавов способствует применению в современной технике. Сплавы титана – это прекрасный материал для самолётостроения, ракетостроения и судостроения.

Из титана создают памятники. А колокола из этого металла известны необычайным и очень красивым звучанием. Двуокись титана является компонентом некоторых лекарственных препаратов, например: мази против кожных заболеваний. Также большим спросом пользуются соединения металла с никелем, алюминием и углеродом.

Титан и его сплавы нашли применение в таких сферах, как химическая и пищевая промышленность, цветная металлургия, электроника, ядерная техника, энергомашиностроение, гальванотехника. Вооружение, броневые плиты, хирургические инструменты и имплантаты, оросительные установки, спортинвентарь и даже украшения делают из титана и его сплавов. В процессе азотирования на поверхности металла образуется золотистая плёнка, не уступающая по красоте даже настоящему золоту.

Висмут - металл, не проводящий электричество. Класс 11 по химии CBSE

. Подсказка: Висмут может быть кристаллическим металлом с атомным номером 83. Обычно он смешивается с такими металлами, как свинец, олово, железо. Висмут является диамагнетиком всех металлов, поэтому его теплопроводность ниже, чем у любого металла, кроме ртути. Это высокое электрическое сопротивление.

Полный пошаговый ответ: Мы определяем металлы и неметаллы на основе поддерживаемых свойств, которыми они обладают, например, металлы - блестящие, неметаллы - тусклые, металлы - ковкие и пластичные, а неметаллы - нет, а металлы - хорошие. проводник электричества, но неметаллы не являются хорошим проводником электричества.
Примеры металлов: золото, серебро, алюминий, натрий и т. Д. Однако есть некоторые исключения из этих свойств металлов и неметаллов. Например, йод может быть неметаллом, но он не тусклый, он имеет блестящий, блестящий вид, алюминий - металл, но плохо проводит электричество.

В нашем вопросе висмут может быть металлом, который не проводит электричество. Висмут и вольфрам - два металла, которые плохо проводят электричество. Он проводит электричество, но из-за высокого электрического сопротивления висмута является плохим проводником, но не изолятором (непроводником).
Итак, ответ на данный вопрос - вариант B i.е. Ложь.

Дополнительная информация:
Графит и алмаз являются аллотропами углерода, однако алмаз не проводит электричество, как графит. Часто это происходит потому, что в алмазе все электроны в валентной оболочке углерода участвуют в ковалентной связи с четырьмя другими атомами углерода. Таким образом, в алмазоподобном графите нет свободных электронов. Однако графит - единственный неметалл, который проводит электричество.

Примечание: Самым плохим проводником тепла среди металлов является висмут.Хромированная сталь - еще одна плохо проводящая тепло. Ученые обнаружили, что при температуре на долю градуса выше (-273,15 градуса Цельсия) висмут становится сверхпроводником, материал которого может проводить электричество без сопротивления.

Физики определили металл, который проводит электричество, но не нагревает

Исследователи определили металл, который проводит электричество, но не проводит тепло - невероятно полезное свойство, которое бросает вызов нашему нынешнему пониманию того, как работают проводники.

Металл, обнаруженный в 2017 году, противоречит так называемому закону Видемана-Франца, который в основном гласит, что хорошие проводники электричества также будут пропорционально хорошими проводниками тепла, поэтому такие вещи, как двигатели и приборы, становятся такими горячими, когда вы используете их регулярно.

Но группа из США показала, что это не относится к металлическому диоксиду ванадия (VO 2 ) - материалу, который уже хорошо известен своей странной способностью переключаться с прозрачного изолятора на проводящий металл в температура 67 градусов по Цельсию (152 градуса по Фаренгейту).

«Это было совершенно неожиданное открытие», - сказал ведущий исследователь Цзюньцяо Ву из отдела материаловедения лаборатории Беркли в январе 2017 года.

«Это показывает резкое нарушение закона из учебников, который, как известно, был надежным для обычных проводников. Это открытие имеет фундаментальное значение для понимания основного электронного поведения новых проводников ».

Это неожиданное свойство не только меняет то, что мы знаем о проводниках, оно также может быть невероятно полезным - металл однажды можно будет использовать для преобразования отработанного тепла от двигателей и приборов обратно в электричество или даже для создания более качественных оконных покрытий, которые сохранят здания. здорово.

Исследователи уже знали о нескольких других материалах, которые проводят электричество лучше, чем тепло, но они проявляют эти свойства только при температурах в сотни градусов ниже нуля, что делает их крайне непрактичными для любых реальных приложений.

Диоксид ванадия, с другой стороны, обычно является проводником только при высоких температурах, значительно превышающих комнатную, что означает, что он может быть гораздо более практичным.

Чтобы раскрыть это странное свойство, команда исследовала способ движения электронов в кристаллической решетке диоксида ванадия, а также количество выделяемого тепла.

К удивлению, они обнаружили, что теплопроводность, которую можно отнести к электронам в материале, была в 10 раз меньше, чем величина, предсказанная законом Видемана-Франца.

Причина этого, по-видимому, заключается в синхронизированном движении электронов через материал.

«Электроны движутся синхронно друг с другом, как жидкость, а не как отдельные частицы, как в обычных металлах», - сказал Ву.

«Для электронов тепло - это случайное движение.Нормальные металлы эффективно переносят тепло, потому что существует так много различных возможных микроскопических конфигураций, между которыми могут прыгать отдельные электроны ». поскольку существует меньше конфигураций, доступных электронам для случайного переключения между ними », - добавил он.

Интересно, что когда исследователи смешали диоксид ванадия с другими материалами, они смогли« настроить »количество электричества и тепла, которое он может проводить - что может быть невероятно полезно для будущих приложений.

Например, когда исследователи добавили металлический вольфрам к диоксиду ванадия, они снизили температуру, при которой материал стал металлическим, а также сделали его лучше проводником тепла.

Это означает, что диоксид ванадия может способствовать отводу тепла из системы, проводя тепло только при достижении определенной температуры. Раньше это был изолятор.

Диоксид ванадия также обладает уникальной способностью быть прозрачным до 30 градусов по Цельсию (86 градусов по Фаренгейту), но затем отражает инфракрасный свет с температурой выше 60 градусов по Цельсию (140 градусов по Фаренгейту), оставаясь прозрачным для видимого света.

Это означает, что его можно использовать даже в качестве оконного покрытия, которое снижает температуру без необходимости кондиционирования воздуха.

«Этот материал можно использовать для стабилизации температуры», - сказал один из исследователей, Фань Ян.

«Регулируя свою теплопроводность, материал может эффективно и автоматически рассеивать тепло жарким летом, потому что он будет иметь высокую теплопроводность, но предотвратит потерю тепла холодной зимой из-за своей низкой теплопроводности при более низких температурах. "

Необходимо провести гораздо больше исследований этого загадочного материала, прежде чем он будет коммерциализирован, но довольно интересно, что теперь мы знаем, что эти странные свойства присутствуют в материале при комнатной температуре.

Исследование было опубликовано в Science в 2017 году.

Версия этой статьи была впервые опубликована в январе 2017 года.

Определение металлов, которые могут проводить электричество, и их важность

Металлы высоко ценятся за их многочисленные ценные свойства.Никакие другие элементы или вещества не могут соперничать с металлами с точки зрения универсальности, что делает их предпочтительным материалом для различных применений, которые стимулируют глобальное развитие.

Удивительные свойства металлов являются результатом их уникальной молекулярной структуры, которая часто характеризуется плотноупакованными слоями решеток. В отличие от решеток неметаллов, которые слабо связаны и могут сломаться при приложении силы, эти решетки могут скользить друг по другу, не разделяясь, что приводит к определенным уникальным свойствам.

  • Ковкость

    - Большинство металлов можно обрабатывать молотком или раскатывать в тонкие листы без разрушения. Наряду с прочностью и ударной вязкостью это свойство делает металлы наиболее подходящим материалом для защитного покрытия машин, хрупких электронных компонентов, временных или постоянных структурных платформ и многого другого.

  • Пластичность

    - Помимо способности сохранять форму при расплющивании, многие металлы также можно втягивать в небольшие проволоки без разрывов.Действительно, большинство существующих сегодня проводов и кабелей имеют металлические сердечники.

  • Прочность на разрыв

    - Такие материалы, как камень и бетон, могут превосходно сопротивляться сжатию, но когда дело доходит до растяжения, они могут легко разрушиться. Металлы хорошо сопротивляются растяжению, поэтому их часто используют в качестве армирующего компонента для бетона.

  • Проводимость

    - Большинство материалов могут проводить тепло и электричество, но не так эффективно, как металлы. Ток может проходить через некоторые из них со скоростью света, и они тоже быстро нагреваются.

  • Реакционная способность

    - Металлы относятся к очень немногим типам элементов, которые легко комбинируются с другими элементами и производят новые материалы. Материал, полученный путем объединения двух разных типов металла, называется сплавом. Однако некоторые металлы, такие как золото и серебро, почти не вступают в реакцию и поэтому остаются чистыми элементами.

Каждый металл обладает уникальной комбинацией этих свойств.При сплавлении с другими металлами эти свойства также сливаются, в результате чего полученный материал имеет более или менее те же свойства, что и его составляющие металлы.

Электропроводность металлов

Теперь, когда у вас есть общее представление о типе материала металлов, давайте сосредоточимся на одном из его основных свойств - электропроводности. Его открытие было не только беспрецедентным, но и несомненно революционным. Наши предки знали об электричестве в течение некоторого времени из-за существования молнии, но они не знали, как воссоздавать, использовать и распределять ее, пока не была обнаружена электрическая проводимость металла.

Основная причина того, что металлы обладают большей электропроводностью, чем другие типы материалов, заключается в том, что их атомы имеют валентные электроны. Это электроны на внешней оболочке атома, которые могут свободно перемещаться по решеткам атомов. Это движение передает электрический заряд через решетку, что приводит к прохождению электрического тока.

Чем больше в металле валентных электронов, тем слабее его электропроводность. Это потому, что меньше электронов могут столкнуться друг с другом и создать сопротивление.Проще говоря, самые электропроводящие металлы - это металлы с одним валентным электроном.

Какие металлы проводят электричество?

Возможно, сначала нам нужно ответить на вопрос: «Все ли металлы проводят электричество?» Что ж, очевидный ответ - «нет». Все металлы обладают определенной степенью электропроводности. Просто некоторые металлы более электропроводны, чем другие. Вместо этого можно было бы задать более разумный вопрос: «Какие металлы обладают наибольшим удельным сопротивлением?» Это приведет вас к металлам, которые «почти» не проводят электричество.Затем вы можете начать определять, какие из них являются наименее электрически резистивными, что является еще одним описанием наиболее электрически проводящих.

Металлы, такие как ртуть, титан, свинец и вольфрам, обладают самым высоким удельным сопротивлением среди всех металлов. Их часто используют в тех случаях, когда необходима изоляция, но первостепенное значение имеет также стабильность, которую может обеспечить только металл. Вот металлы на другом конце спектра.

  • Серебро

    - с электропроводностью 6.30 × 107 Сименс на метр (самый высокий на диаграмме), серебро - самый электропроводящий металл. Это также самый высокий показатель теплопроводности и отражательной способности. Когда-то серебро использовалось для изготовления электрических проводов и кабелей, но позже было запрещено использовать его из-за его низкой термостойкости, которая могла привести к возгоранию. Он по-прежнему широко используется из-за своих других свойств для таких приложений, как валюта, фильтрация воды, ювелирные изделия, украшения, дорогая посуда и утварь (отсюда и термин серебряные изделия).

  • Медь

    - Следующим по величине электропроводности идет медь с показателем 5,98 × 107 Сименс на метр. Это металл, который заменил серебро в электрических проводах, кабелях и множестве других компонентов электрической сети. Как и серебро, оно также мягкое, податливое, пластичное и обладает высокой теплопроводностью и электропроводностью, но, в отличие от серебра, медь обладает высокой реакционной способностью и легко сочетается с другими типами металлов. Фактически, более 100 различных типов сплавов состоят из меди.Самые популярные из них - латунь и бронза, с которых началось создание сплавов на основе меди.

  • Золото

    - Возможно, самый популярный из всех металлов и классифицируется как драгоценный металл, золото также является самым дорогим. Вот почему он не очень часто используется в промышленности и строительстве. Как и серебро, он также нереактивен. Хотя он реагирует на медь и некоторые другие металлы, его обычно трудно легировать. Золото использовалось для чеканки монет, ювелирных изделий и других искусств.Он имеет электропроводность 4,5 × 107 Сименс на метр.

  • Алюминий

    - Серебристо-белый, мягкий, немагнитный и пластичный металл, алюминий является одним из наиболее широко используемых материалов на планете. Другой причиной этого является тот факт, что это самый распространенный металл в земной коре и третий по распространенности элемент после кислорода и кремния. Алюминий и его сплавы широко используются в аэрокосмической, транспортной и строительной отраслях.

Все металлы, которые могут проводить электричество, играют решающую роль в развитии современного мира. Без них не было бы городов и транспортных средств, не было бы дорог и мостов и, конечно же, не было бы спутников, которые помогли бы в телекоммуникациях и Интернете.

Если вы обнаружите потребность в металлических расходных материалах в будущем, убедитесь, что вы покупаете их у надежного поставщика металла, такого как Rotax Metals. Хорошо иметь материалы, которые были произведены на первоклассном литейном заводе и распространены компанией, которая была основана на протяжении многих десятилетий.Поэтому в следующий раз, когда вы запутаетесь, где купить медные листы или другие металлические принадлежности, будьте внимательнее к учетным данным производителя.

Быстрый ответ: какой металл наименее проводящий?

Распространенные металлы с самым низким удельным сопротивлением (самой высокой проводимостью):

  • Серебро.
  • Медь.
  • Золото.
  • Алюминий.
  • Цинк.
  • Латунь.
  • Никель.

Какой материал наименее проводящий?

Металлы обладают наибольшей проводимостью, а изоляторы (керамика, дерево, пластмассы) - наименее проводящими. Электропроводность говорит нам, насколько хорошо материал позволяет электричеству проходить через него. Многие люди думают о медных проводах как о чем-то, что обладает высокой электропроводностью.

Нет металла, который не проводил бы электричество полностью, но есть некоторые металлы, которые являются менее эффективными проводниками, чем другие. Атомы металла имеют электроны в своих внешних оболочках, которые не связаны с каким-либо конкретным атомом и могут свободно течь внутри металла при приложении электричества.

Самым электропроводящим элементом является серебро, за ним следуют медь и золото.Серебро также имеет самую высокую теплопроводность среди всех элементов и самый высокий коэффициент отражения света.4 сен 2019

Какой материал является наиболее непроводящим?

В целом лучший непроводящий материал - это обычное простое стекло. Затем идут бакелиты и пластмассы, но в целом стекло является непроводящим прозрачным материалом номер один.

Бумага не является проводником?

Нет, бумага не токопроводящая. Если вы не замочите его в воде. 19 декабря 2015 г.

Что такое токопроводящие предметы?

Проводники - это материалы, которые позволяют электронам свободно перемещаться от частицы к частице.Объект, сделанный из проводящего материала, позволяет переносить заряд по всей поверхности объекта.

Вольфрам и висмут - металлы, плохо проводящие электричество. Нержавеющая сталь - плохой проводник, потому что имеет структуру сплава.

Является ли графит хорошим проводником электричества?

Графит - интересный материал, аллотроп углерода (как и алмаз). Он отображает свойства как металлов, так и неметаллов. Однако, как и металл, графит является очень хорошим проводником электричества из-за подвижности электронов в его внешних валентных оболочках. 30 сентября 2008 г.

Натрий и калий - два металла, которые можно разрезать ножом. 11 июня 2015 г.

Является ли бетон хорошим проводником электричества?

Хотя бетон плохо проводит электричество по сравнению с металлами, он лучше проводит электричество, чем стекло и другие материалы. Бетонная смесь с низким удельным сопротивлением способствует коррозии стальных конструкций, встроенных или прикрепленных к ней.

Стекло - проводник?

Стекло на самом деле изолятор.Он не позволяет электронам легко перемещаться от атома к атому, как это наблюдается в таких веществах, как медь и другие металлы, которые являются отличными проводниками как тепла, так и электричества. Стекло, дерево и пластик - отличные изоляторы, но плохие проводники.

Что такое хороший проводник электричества?

Проводники очень легко проводят электрический ток из-за наличия свободных электронов. Изоляторы препятствуют электрическому току и делают плохие проводники. Некоторые общие проводники - медь, алюминий, золото и серебро.Некоторые распространенные изоляторы - это стекло, воздух, пластик, резина и дерево.

Какие материалы проводят электричество? - Scientific American

Ключевые концепции
Электричество
Дирижер
Изолятор

Введение
Электричество питает многие устройства, которые вы используете каждый день. Эти устройства состоят из схем, от очень простых (например, лампа с одной лампочкой) до очень сложных (например, в компьютере).Попробуйте этот проект, чтобы построить свою собственную простую схему и использовать ее, чтобы проверить, какие обычные домашние материалы проводят электричество.

Фон
Вы, наверное, часто слышите слово «электричество», но что оно означает на самом деле? В повседневном использовании электричество обычно относится к электрически заряженным частицам (называемым электронами), движущимся по металлическим проводам. Поток электричества называется током. Металлы, как правило, очень хорошие проводники, что означает, что они легко пропускают ток.Материалы, которые не пропускают ток, называются изоляторами. Большинство неметаллических материалов, таких как пластик, дерево и резина, являются изоляторами. Вы заметите это, если когда-нибудь подключили что-нибудь к розетке. Штыри на вилке и провод внутри шнура металлические, но они окружены пластиковой или резиновой изоляцией, поэтому вы не получите ударов током при прикосновении к шнуру!

Электричество требует полного «контура» для прохождения тока. Это называется замкнутым контуром. Вот почему настенные розетки имеют два контакта, а батареи имеют два конца (положительный и отрицательный), а не один.Вы подключаете их обоих к цепи, и это создает полный цикл. Если контур вообще разрывается, он становится разомкнутым, и ток не течет.

В этом проекте вы построите свою простую схему, разобрав фонарик (разумеется, с разрешения). Вы будете использовать свою схему в качестве тестера, чтобы определить, являются ли домашние материалы проводниками или изоляторами. Когда вы подключаете цепь к проводнику, вы создаете замкнутую цепь и лампочка фонарика включается.Если вы подключите цепь к изолятору, у вас все равно будет разрыв, поэтому лампочка останется выключенной.

Материалы

  • Фонарик (разборный)
  • Батарейки для фонарика
  • Три куска провода, которые можно разрезать и зачистить (дополнительную информацию см. В разделе «Процедура»).
  • Линейка с метрическими размерами
  • Изолента (и / или резинки)
  • Ножницы или нож (и помощь взрослого)
  • Ассортимент металлических и неметаллических бытовых материалов, которые можно проверить в вашей схеме

Препарат

  • Для этого проекта вам нужно будет утилизировать три куска провода от старого электронного устройства.У вас может быть ящик для мусора, полный старых зарядных устройств для сотовых телефонов - они отлично подойдут. Вы также можете приобрести проволоку в хозяйственных магазинах или в некоторых магазинах для рукоделия.
  • Отрежьте три куска проволоки длиной не менее 10 сантиметров каждый.
  • Попросите взрослого использовать ножницы или острый нож, чтобы срезать примерно один сантиметр изоляции с концов каждого провода, обнажив металл внутри. (Для этого также существует специальный инструмент, называемый устройством для зачистки проводов. Вы или взрослый можете использовать их, если они есть.)
  • Разберите фонарик. Удалите батарейки. Если есть возможность, открутите "головку" (ту часть, которая держит лампочку) и снимите тумблер. Большинство фонарей можно легко разобрать вручную, но для этого вам может потребоваться другой инструмент (например, отвертка) и / или помощь взрослого.
  • Осторожно: Электричество из розеток очень опасно и может быть смертельно опасным. Никогда не разрезайте провод и не открывайте электронное устройство, подключенное к розетке.

Процедура

  • Осмотрите фонарик изнутри и попытайтесь проследить цепь. Помните, что электричество требует протекания замкнутого контура. Схема в фонарике обычно проходит от одного конца батарейного отсека через переключатель включения / выключения, затем через лампочку и обратно к другому концу батарейного отсека. Сможете найти схему?
  • Ваша первая цель - соединить батарейный отсек с лампочкой двумя проводами.Это может потребовать некоторых усилий с вашей стороны - не все фонарики одинаковы. Сложно создать свой новый замкнутый контур?
  • Батарейный отсек должен иметь положительный (+) и отрицательный (-) полюс. Изолентой прикрепите один конец провода к металлическим частям на каждом конце батарейного отсека. Обязательно плотно прижмите провода, чтобы они хорошо соприкасались. ( Совет: Если батарейки просто входят в корпус фонаря, а не удерживаются на месте зажимами или пружинами, используйте резиновые ленты, чтобы удерживать их вместе встык. когда снимаешь их с фонарика.)
  • Теперь найдите два металлических контакта на корпусе лампы и соедините другие концы проводов с изолентой. Совет: Иногда вся внутренняя часть корпуса фонаря металлическая, и это служит одним из контактов. Удалось ли создать цепь и заставить лампочку загореться?
  • Если вы правильно установили контакты, то лампочка должна загореться. Если лампочка не горит, не волнуйтесь! Вы можете проверить несколько вещей:
  • У вас может быть светодиодный фонарик.LED означает светодиод. Светодиод - это особый тип лампочки, которая действует как односторонний клапан для электричества. Он загорается только тогда, когда его положительная (+) и отрицательная (-) стороны подключены правильно. Попробуйте изменить способ подключения двух проводов к аккумуляторной батарее и посмотрите, загорается ли он.
  • Другая причина, по которой у вас может не светиться свет, заключается в том, что ваши провода могут плохо контактировать с металлом в цепи фонарика. Попробуйте зажать точки контакта пальцами или используйте что-нибудь, например, миниатюрные прищепки или зажимы для бумаг, чтобы сжать соединения.
  • Теперь у вас должна быть рабочая цепь. По сути, вы вынули батарею и лампочку из корпуса фонарика и воссоздали схему, используя два провода. Вы можете использовать эту схему для проверки электропроводности бытовых материалов, добавив третий провод.
  • Отсоедините провод от одного конца аккумуляторной батареи. Это создает разрыв цепи, и ваша лампочка должна погаснуть.
  • Приклейте один конец третьего провода к этому концу аккумуляторной батареи. Теперь ваша схема должна состоять из трех проводов, два из которых имеют свободные концы.
  • Соедините два свободных конца проводов вместе. Это должно снова создать замкнутую цепь, и ваша лампочка должна включиться.
  • Проверьте, являются ли материалы проводящими, прикоснувшись к ним обоими свободными концами провода одновременно.
  • Что произойдет, если вы прикоснетесь к металлическим предметам, например, к скрепкам или алюминиевой фольге? Если лампочка загорается, означает ли это, что материал является проводником или изолятором?
  • Что произойдет, если вы прикоснетесь к неметаллическим предметам, таким как дерево, пластик или резина? Лампа горит или не горит?
  • Extra: Можете ли вы найти в своем доме неметаллические проводящие материалы?

Наблюдения и результаты
После того, как вы разобрали фонарик, может потребоваться некоторая работа, чтобы реконструировать фонарик. Однако вы сможете заставить фонарик работать без выключателя питания, подключив батарейный отсек непосредственно к лампочке с помощью двух проводов. Добавление третьего провода позволяет создать «тестера». Когда вы касаетесь металлического предмета свободными концами провода, лампочка должна загореться, как обычно. Это работает, потому что металлические предметы являются проводниками, поэтому они создают замкнутую цепь. Когда вы касаетесь изоляционных материалов, таких как пластик, резина и дерево, цепь остается разомкнутой, поэтому лампочка остается выключенной, потому что ток не течет.

Иногда бывает трудно найти неметаллические проводящие материалы. К некоторым фонарикам подойдет графитовый стержень карандаша. Но графит имеет очень высокое сопротивление по сравнению с металлами, поэтому лампа может казаться очень тусклой или вообще не загораться.

Очистка
Соберите фонарик, если вам снова понадобится его использовать, или оставьте самодельный тестер проводимости!

Больше для изучения
Какие материалы являются лучшими проводниками, от друзей науки
Движущиеся электроны и заряды, от Physics4Kids
Выработка электричества с помощью лимонной батареи, от Scientific American
Научная деятельность для всех возрастов, от друзей науки

Эта деятельность предоставлена ​​вам в сотрудничестве с Science Buddies

Металл, который проводит электричество, но не нагревает?

Металлы известны как хорошие проводники как тепла, так и электричества. Независимо от температуры или других факторов типичная проводимость не меняется. Это свойство известно как закон Видеманна-Франца. По сути, закон гласит, что хорошие проводники электричества также являются хорошими проводниками тепла.

Ученые Национальной лаборатории Лоуренса Беркли Министерства энергетики (Лаборатория Беркли) и Калифорнийского университета в Беркли обнаружили металл, противодействующий этому закону. Диоксид ванадия является хорошим проводником электричества, но не тепла.

Уже известно, что диоксид ванадия обладает необычными характеристиками и может превращаться из изолятора в металл при 67 градусах Цельсия. Но при изучении свойств диоксида ванадия команда смогла глубже понять, насколько этот материал настолько уникален, исследовав не только структуру кристаллической решетки материала, но и движение электронов. Это важно для передачи тепла, которое происходит через металлы за счет беспорядочного движения электронов.Однако в диоксиде ванадия движение электронов гораздо более структурировано, поэтому тепло не может эффективно проходить.

«Электроны движутся синхронно друг с другом, как жидкость, а не как отдельные частицы, как в обычных металлах», - сказал Ву. «Для электронов тепло - это случайное движение. Обычные металлы эффективно переносят тепло, потому что существует так много различных возможных микроскопических конфигураций, между которыми могут прыгать отдельные электроны. Напротив, скоординированное движение электронов в диоксиде ванадия, подобное маршевой полосе, вредно для теплопередачи, поскольку существует меньше конфигураций, доступных для электронов, которые могут беспорядочно прыгать между ними.”

Сотрудничество между лабораторией Ву в LBL и Оливье Делером из Национальной лаборатории Министерства энергетики в Ок-Ридж и доцентом Университета Дьюка позволило команде провести моделирование и эксперименты по рассеянию рентгеновских лучей, чтобы определить, какую теплопроводность диоксид ванадия имел на основе его электрона. движение. Они обнаружили, что теплопроводность, исходящая от электронов, в десять раз меньше, чем можно было бы ожидать из закона Видемана-Франца.

Что интересно, тепловую и электрическую проводимость материала можно регулировать, смешивая металл с другими материалами, такими как вольфрам.Смесь материалов изменяет температуру, при которой диоксид ванадия становится металлическим. Это изменение температуры может превратить материал в лучший проводник тепла при определенных температурах и обратно в изолятор при других.

«Регулируя свою теплопроводность, материал может эффективно и автоматически рассеивать тепло жарким летом, потому что он будет иметь высокую теплопроводность, но предотвращает потерю тепла холодной зимой из-за его низкой теплопроводности при более низких температурах», - объясняет со- ведущий автор Фань Ян, научный сотрудник Molecular Foundry лаборатории Беркли.

Материал и его смеси используются для отвода тепла в двигателях или встраиваются в оконное покрытие для повышения энергоэффективности зданий. Необходимо больше узнать о материале, прежде чем он будет использоваться в коммерческих целях, но полученные данные стимулируют новый интерес к созданию материалов с новыми свойствами.

Источники: Lawrence Berkeley Labs, Science

Какие металлы являются хорошими проводниками электричества?

Электрические проводники содержат подвижные электрически заряженные частицы, называемые в металлах «электронами».Когда электрический заряд прикладывается к металлу в определенных точках, электроны перемещаются и пропускают электричество. Материалы с высокой подвижностью электронов являются хорошими проводниками, а материалы с низкой подвижностью электронов не являются хорошими проводниками, их называют «изоляторами».

TL; DR (слишком долго; не читал)

Медь, серебро, алюминий, золото, сталь и латунь являются распространенными проводниками электричества. Хотя серебро и золото оба эффективны, они слишком дороги для обычного использования.Индивидуальные свойства делают каждый из них идеальным для конкретных целей.

Наиболее распространены медь и серебро

Серебро - лучший проводник электричества, поскольку оно содержит большее количество подвижных атомов (свободных электронов). Чтобы материал был хорошим проводником, пропускаемое через него электричество должно перемещать электроны; чем больше в металле свободных электронов, тем выше его проводимость. Однако серебро дороже других материалов и обычно не используется, если только оно не требуется для специального оборудования, такого как спутники или печатные платы.Медь менее проводящая, чем серебро, но дешевле и обычно используется в качестве эффективного проводника в бытовых приборах. Большинство проводов имеют медное покрытие, а сердечники электромагнитов обычно оборачиваются медной проволокой. Медь также легко паять и наматывать на провода, поэтому ее часто используют, когда требуется большое количество проводящего материала.

Алюминий работает хорошо, но имеет риски

Алюминий, если сравнивать его по удельному весу, на самом деле более проводящий, чем медь, и стоит меньше.Алюминиевый материал используется в бытовых изделиях или в электропроводке, но это не обычный выбор, поскольку он имеет несколько конструктивных недостатков. Например, алюминий имеет тенденцию образовывать электрически стойкую оксидную поверхность в электрических соединениях, что может вызвать перегрев соединения. Вместо этого алюминий используется для высоковольтных линий электропередачи (таких как воздушные телефонные кабели), которые могут быть заключены в сталь для дополнительной защиты.

Золото эффективно, но дорого

Золото является хорошим проводником электричества и не тускнеет, как другие металлы, при контакте с воздухом - например, сталь или медь могут окисляться (корродировать) при длительном контакте с кислородом.Золото особенно дорогое и используется только для определенных материалов, таких как компоненты печатных плат или небольшие электрические соединители. Некоторые материалы могут быть покрыты золотом в качестве электрического проводника или использовать небольшое количество золота, которое затем покрывается другим материалом, чтобы снизить производственные затраты.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *