Самый проводимый металл: Самый электропроводный металл на Земле • Люди

Самый электропроводный металл на Земле • Люди

Размышлять о практическом применении такого свойства как электропроводность металлов (а также поиск наиболее электропроводного металла) стали относительно недавно — в начале ХХ века учеными было совершено весомое открытие: путем проведения ряда опытов было установлено, что в структуру металлов входят мельчайшие заряженные частицы под названием электроны.

После этого открытия целью ученых было лишь одно — найти самый электропроводный металл на Земле (стало понятно, что именно электроны руководят процессом переноса электричества в металлах). Этот важный факт лег в основу теории электропроводности металлов и помог в поиске самого электропроводного металла в химии.

В результате исследований учёные и инженеры, которые трудились над поставленной задачей и проводили исследования в области использования электроэнергии, смогли прийти к единому решению и общему знаменателю относительно своих поисков самого электропроводного металла в мире.

Почему именно металлы можно назвать наилучшим материалом для проведения электрического тока? Практические испытания показали их существенное отличие от всех других элементов. Суть заключается в особенностях структуры — в их составе присутствует достаточно большое число «одиноких» электронов, хаотично вращающихся вокруг ядра. Однако, как только выбранный металл оказывается в поле воздействия электромагнитных сил, эти «одинокие» элементы соединяются в один направленный поток и автоматически становятся главными носителями электрического заряда. Именно такое взаимодействие на молекулярном уровне структуры и отличает все металлы от других элементов. Именно благодаря этому процессу ученым удалось определить самый электропроводный металл в мире — серебро. Лидера среди металлов помогает определить физическая величина, называемая удельной электропроводностью.

Ученые смогли выделить группу, состоящую из четырех металлов лидеров, которые наиболее всего подходят для применения их в качестве электропроводников (относительно величины их удельной электропроводности, измеряемой при 20 градусах Цельсия):

— серебро — 62,5 миллиона;

— медь- 59,5 миллиона;

— золото — 45,5 миллиона;

— алюминий — 38 миллионов.

Из вышеприведенных данных следует вывод: серебро имеет наивысшее значение удельной электропроводности и, соответственно, признано самым электропроводным металлом в мире. И хотя это достаточно дорогостоящий металл (как и золото), уникальные свойства серебра и сплавов на его основе часто делают его применение экономически целесообразным. Например, кроме использования в узлах и агрегатах с пониженным сопротивлением, серебряное напыление предохраняет контактные группы от окисления.

Зато медь и алюминий — самые распространенные металлы в производстве. Такими востребованными их делают низкое сопротивление электрическому току и доступность по цене. Что касается меди, то этот металл особенно хорош при постоянных электрических нагрузках. Она отличается долговечностью и надежностью — ей не страшны ни перепады напряжения, ни длительная эксплуатация в условиях высоких температур.

Вот так, благодаря тому, что люди всегда жаждали новых открытий в науке и познания окружающего мира, человечество сегодня не мыслит себя без современной бытовой техники, электронных устройств, сверхточных станков и всех благ техники, существованию и работе которых, мы обязаны такому физико-химическому явлению как электропроводость металлов.

Последние опубликованные

Самая большая свинья в мире: где она живет? Рейтинг детских смесей: самые популярные производители

Самый электропроводный металл в мире

Ценность металлов напрямую определяется их химическими и физическими свойствами. В случае с таким показателем, как электропроводимость, эта связь не так прямолинейна. Самый электропроводный металл, если измерять данный показатель при комнатной температуре (+20 °C), — серебро.

Но высокая стоимость ограничивает применение деталей из серебра в электротехнике и микроэлектронике. Серебряные элементы в таких приборах применяются только в случае экономической целесообразности.

Физический смысл проводимости

Использование металлических проводников имеет давнишнюю историю. Ученые и инженеры, работающие в областях науки и техники, использующих электроэнергию, давно определились с материалами для проводов, клемм, контактов, печатных плат и т. д. Определить самый электропроводный металл в мире помогает физическая величина, называемая электрической проводимостью.

Понятие проводимости обратно электрическому сопротивлению. Количественное выражение проводимости связано с единицей сопротивления, которое в международной системе единиц (СИ) измеряется в Омах. Единица электрической проводимости в системе СИ – сименс. Русское обозначение этой единицы – См, интернациональное – S. Электрической проводимостью в 1 См обладает участок электрической сети с сопротивлением в 1 Ом.

Удельная проводимость

Мера способности вещества проводить электроток называется удельной электропроводностью. Самым высоким подобным показателем обладает самый электропроводный металл. Эта характеристика может быть определена для любого вещества или среды инструментально и имеет числовое выражение. Удельная электропроводность цилиндрического проводника единичной длины и единичной площади сечения связана с удельным сопротивлением данного проводника.

Системной единицей удельной проводимости является сименс на метр – См/м. Чтобы выяснить, какой из металлов самый электропроводный металл в мире, достаточно сравнить их удельную проводимость, определенную экспериментально. Можно определить удельное сопротивление при помощи специального прибора – микроомметра. Эти характеристики являются обратнозависимыми.

Проводимость металлов

Само понятие электрического тока как направленного потока заряженных частиц кажется более гармоничным для веществ, основанных на кристаллических решетках свойственных металлам. Носителями зарядов при возникновении электрического тока в металлах являются свободные электроны, а не ионы, как это бывает в жидких средах. Экспериментально установлено, что при возникновении тока в металлах не происходит переноса частиц вещества между проводниками.

Металлические вещества отличаются от других более свободными связями на атомарном уровне. Внутреннее устройство металлов отличается присутствием большого числа «одиноких» электронов. которые при малейшем воздействии электромагнитных сил образуют направленный поток. Поэтому не зря именно металлы являются лучшими проводниками электрического тока, и именно такие молекулярные взаимодействия отличают самый электропроводный металл. На особенностях структуры кристаллической решетки металлов основано еще одно их специфическое свойство — высокая теплопроводность.

Топ лучших проводников — металлов

4 металла, имеющие практическое значение для их применения в качестве электропроводников распределяются в следующем порядке относительно величины удельной проводимости, измеряемой в См/м:

1. Серебро — 62 500 000.
2. Медь – 59 500 000.
3. Золото – 45 500 000.
4. Алюминий — 38 000 000.

Видно, что самый электропроводный металл – серебро. Но подобно золоту, оно используется для организации электрической сети лишь в особых специфических случаях. Причина – высокая стоимость.

Зато медь и алюминий – самый распространенный вариант для электроприборов и кабельной продукции благодаря низкому сопротивлению электрическому току и ценовой доступности. Другие металлы применяются в качестве проводников редко.

Факторы, влияющие на проводимость металлов

Даже самый электропроводный металл снижает свою проводимость, если в нём присутствуют другие добавки и примеси. У сплавов иная, чем у «чистых» металлов, структура кристаллической решетки. Она отличается нарушением в симметрии, трещинами и другими дефектами. Снижается проводимость и при повышении температуры окружающей среды.

Повышенное сопротивление, присущее сплавам, находит применение в нагревательных элементах. Неслучайно для изготовления рабочих элементов электропечей, обогревателей применяют нихром, фехраль и другие сплавы.

Самый электропроводный металл — это драгоценное серебро, больше используемое ювелирами, для чеканки монет и т. д. Но и в технике и приборостроении его особые химические и физические свойства находят широкое применение. Например, кроме использования в узлах и агрегатах с пониженным сопротивлением, серебряное напыление предохраняет контактные группы от окисления. Уникальные свойства серебра и сплавов на его основе часто делают его применение оправданным, несмотря на высокую стоимость.

Самые проводящие металлы в порядке

Самыми проводящими металлами являются серебро, медь и золото. Серебро имеет самую высокую проводимость, но медь широко используется для электроприборов, поскольку она экономически эффективна. Эффективность металлов в проведении тепла или электричества зависит от их кристаллической природы, колебаний температуры и примесей, присутствующих в металлах.

В этой статье рассматриваются наиболее проводящие металлы и факторы, влияющие на их проводимость.

Что в этой статье?

• Наиболее проводящие металлы
• Факторы, влияющие на проводимость металлов
• Заключительные мысли
• Часто задаваемые вопросы

MellowPine поддерживается считывателем. Когда вы покупаете по ссылкам на моем сайте, я могу получить партнерскую комиссию без каких-либо дополнительных затрат для вас.

Наиболее проводящие металлы в порядке (от высокого к низкому)

Проводимость металла определяется его способностью проводить электричество или тепло.

В следующей таблице перечислены наиболее проводящие металлы и соответствующие им значения тепло- и электропроводности.

9 0047 Серебро 9004 3 900 34

Металлы	Электропроводность 10 6 (См/м)	Теплопроводность (Вт/мК)
62,1	420
Медь	58,7	386
Золото	44,2	317
Алюминий	36,9	237
Цинк	16,6	116
Латунь	15,9	150
Никель	14,3	91
Железо	10.1	72
Бронза	7.4	85

Большинство проводящих металлов и их проводимость (электрическая и тепловая) 9012 0 Серебро Электропроводность серебра

Электропроводность 10 6 (См/м)	Теплопроводность (Вт/мК)
62,1 9 0048	420

Проводимость серебра

Самый проводящий металл это чистое серебро. Наличие свободных электронов в структуре решетки серебра делает его очень проводящим.

Серебро тускнеет и окисляется при воздействии сернистых газов в воздухе. Это сказывается на его внешнем виде и токопроводящих свойствах.

Поскольку серебро является дорогим металлом, оно не является идеальным выбором для большинства приложений, основанных на проводимости.

Медь

Проводимость меди 9003 4

Электропроводность 10 6 (См/м)	Теплопроводность (Вт/мК)
58,7	386

Электропроводность меди

Аналогично серебро, медь также имеет свободно движущийся электрон, что позволяет металлу проводить тепло и электричество с меньшим сопротивлением.

Помимо того, что медь является проводящей, она обладает хорошей обрабатываемостью и пластичностью.

Позволяет волочить медь в провода (для электропроводки) и изготавливать медные штамповки.

Золото

Электропроводность золота 9003 4

Электропроводность 10 6 (См/м)	Теплопроводность (Вт/мК)
44. 2	317

Проводимость золота

Золото обладает высокой проводимостью и очень эффективен. Он не тускнеет и не окисляется, как серебро и медь.

Обладая электропроводностью, золото обладает хорошей гибкостью и коррозионной стойкостью. Таким образом, он подходит для изготовления разъемов, схем и полупроводников.

Однако, поскольку это редкий и ценный металл, использование золота экономически выгодно только в том случае, если функциональность имеет первостепенное значение, например, в космических исследованиях.

Алюминий

Электропроводность алюминия

Электропроводность 10 6 (См/м)	Теплопроводность (Вт/мК)
36,9	237

Проводимость алюминия

Помимо того, что алюминий легкий и доступный, он обладает хорошей тепло- и электропроводностью.

Такие характеристики, как пластичность и хорошее соотношение прочности и веса, позволяют использовать алюминий в качестве сырья для производства кухонной посуды.

Алюминий образует на своей поверхности естественный оксидный слой, защищающий материал от коррозии.

Цинк

Электропроводность цинка

Электропроводность 10 6 (См/м)	Теплопроводность (Вт/мК)
16,6 9 0048	116

Электропроводность цинка

Цинк является справедливым проводник тепла и электричества. Обладает хорошей износостойкостью и стоит относительно недорого.

Несмотря на хрупкость при комнатной температуре, цинк податлив при более высоких температурах.

Цинк обеспечивает устойчивость к коррозии и поэтому в основном используется в качестве защитного покрытия для железа.

Латунь

Электропроводность латуни 900 34

Электропроводность 10 6 (См/м)	Теплопроводность (Вт/мК)
15,9	150

Электропроводность латуни

An сплав меди, латунь имеет меньшую проводимость, чем медь, из-за легирующих металлов, таких как цинк и фосфор.

Медь в латуни обеспечивает хорошую проводимость по сравнению с другими легирующими элементами.

Когда для применения необходимы прочность на растяжение и обрабатываемость, предпочтение отдается латуни, а не меди.

Латунь обычно используется при изготовлении реле, соединителей и т. д., поскольку она обладает немагнитными свойствами и не мешает передаче.

Никель

Проводимость никеля 900 34

Электропроводность 10 6 (См/м)	Теплопроводность (Вт/мК)
14.3	91

Электропроводность никеля

In Помимо хорошей прочности и долговечности при высоких температурах, чистый никель обладает умеренно хорошей тепло- и электропроводностью.

Никель обычно используется в качестве защитного покрытия для металлов, склонных к ржавчине.

Железо

Электропроводность железа 9003 4

Электропроводность 10 6 (См/м)	Теплопроводность (Вт/мК)
10. 1	72

Электропроводность железа

наличие свободных электронов в его кристаллической структуре дает железу способность проводить тепло и электричество.

Железо проявляет наименьшее сопротивление потоку электронов. Следовательно, это хороший проводник.

Бронза

Электропроводность бронзы 900 34

Электропроводность 10 6 (См/м)	Теплопроводность (Вт/мК)
7.4	85

Электропроводность бронзы

Аналогично к латуни, бронза представляет собой сплав меди и никеля. Хотя латунь и бронза проводят тепло и электричество, бронза может плавиться при более высоких температурах.

Катушки из бронзы находят широкое применение в автомобильной промышленности, особенно в электромобилях. Это связано с его устойчивостью к износу в условиях высоких нагрузок и давлений.

Факторы, влияющие на проводимость металлов

Добавление примесей

Добавление примесей происходит при добавлении других элементов к чистому металлу.

Обычно легирующие металлы действуют как примеси, снижающие общую проводимость чистого металла.

Это связано с тем, что присутствие примесей препятствует свободному движению электронов, снижая их проводимость.

Температура

Теплопроводность металла зависит от рабочей температуры.

Более высокие температуры возбуждают атомы, что приводит к увеличению сопротивления свободному движению электронов.

Чем выше сопротивление, тем ниже будет тепло/электрический ток, проходящий через металл, тем самым снижая общую проводимость металла.

Частота

Частота переменного тока, проходящего через металл, влияет на его проводимость. Явления «скин-эффекта» объясняют причину такой изменчивости.

Скин-эффект показывает, что на более высоких частотах ток имеет тенденцию окружать или распределяться вокруг металла, а не течь через него. Таким образом, влияет на проводимость металла.

Использование постоянного тока устраняет это влияние на проводимость металла.

Кристаллическая структура

Различные состояния или фазы металла оказывают существенное влияние на проводимость металла.

Это происходит из-за изменений скорости потока электронов в решетчатой ​​структуре.

Электропроводность металла также изменяется при его обработке.

Электромагнитные поля

Металл с током создает магнитное поле, перпендикулярное направлению тока.

Генерируемое магнитное поле, в свою очередь, создает сопротивление току, протекающему через металл. Таким образом, этот эффект снижает проводимость металла.

Заключительные мысли

Проводимость — это свойство, демонстрирующее способность металла пропускать тепло или электрический ток.

Серебро является наиболее проводящим металлом, но из-за дороговизны его заменяет медь, которая в большинстве случаев относительно недорога.

Изменение температуры, изменение кристаллической структуры и наличие примесей — все это влияет на проводимость металлов.

Кроме того, значения проводимости можно улучшить с помощью процессов термообработки.

Часто задаваемые вопросы

Можно ли улучшить проводимость металла?

Да, такие процессы термообработки, как отжиг, помогают улучшить проводимость металла. Нагрев и выдержка металла при высоких температурах (предпочтительно ниже точки плавления) и медленное охлаждение до комнатной температуры улучшают его проводимость.

Желательно ли иметь металлы с высокой проводимостью?

Как правило, чрезвычайно высокие значения электропроводности нежелательны, так как электрическая проводимость делает окружающую среду агрессивной. Это приводит к износу или выходу из строя металлических частей.

Зависит ли теплопроводность от толщины металла?

Да, теплопроводность зависит от толщины металла. Скорость теплового потока через материал пропорциональна толщине детали.

Лучшие теплопроводные металлы

Теплопроводность — это термин, описывающий, насколько быстро материал поглощает тепло из областей с высокой температурой и перемещает его в области с более низкой температурой. Лучшие теплопроводные металлы обладают высокой теплопроводностью и используются во многих областях, таких как кухонная посуда, теплообменники и радиаторы. С другой стороны, металлы с более низкой скоростью теплопередачи также полезны, поскольку они могут выступать в качестве теплозащитного экрана в приложениях, выделяющих большое количество тепла, например, в двигателях самолетов.

Варианты теплопроводных металлов

Следующие металлы ранжируются от самой низкой до самой высокой средней теплопроводности в ваттах/метр-K при комнатной температуре. Обычно используются либо в качестве источника тепла, либо для теплопередачи, в зависимости от их класса. Наименее проводящие металлы занимают первое место, вплоть до самых проводящих материалов.

1. Нержавеющая сталь (16)
2. Свинец (35)
3. Углеродистая сталь (51)
4. Кованое железо (59)
5. Железо (73)
6. Алюминий Бронза (76)
7. Медная латунь (111)
8. Алюминий (237)
9. Медь (401)
10. Серебро (429)

Нержавеющая сталь

Обладая одной из самых низких теплопроводностей среди металлических сплавов, нержавеющей стали требуется гораздо больше времени для отвода тепла от источника, чем у меди. Это означает, что кастрюля из нержавеющей стали будет нагревать пищу гораздо дольше, чем кастрюля с медным дном (хотя у нержавеющей стали есть и другие преимущества). В паровых и газовых турбинах на электростанциях используется нержавеющая сталь из-за ее термостойкости, среди прочих свойств. В архитектуре облицовка из нержавеющей стали может выдерживать более высокие температуры, сохраняя в зданиях прохладу при солнечном свете.

Алюминий

Хотя алюминий имеет немного более низкую теплопроводность, чем медь, он легче по весу, дешевле и с ним проще работать, что делает его лучшим выбором для многих применений. Например, микроэлектроника, такая как светодиоды и лазерные диоды, использует крошечные радиаторы с алюминиевыми ребрами, которые выступают в воздух. Внутри алюминия тепло, выделяемое электроникой, передается от чипа через алюминий в воздух либо пассивно, либо с помощью принудительной конвекции воздушного потока или термоэлектрического охладителя.

Медь

Медь обладает очень высокой теплопроводностью, она намного дешевле и доступнее, чем серебро, которое лучше всего проводит тепло. Медь устойчива к коррозии и устойчива к биообрастанию, что делает ее хорошим материалом для солнечных водонагревателей, газовых водонагревателей, промышленных теплообменников, холодильников, кондиционеров и тепловых насосов.

Прочие факторы, влияющие на теплопроводность

При рассмотрении лучших металлов для теплопроводности вы также должны учитывать другие факторы, помимо теплопроводности, которая влияет на скорость теплового потока. Например, начальная температура металла может существенно повлиять на скорость его теплопередачи. При комнатной температуре железо имеет теплопроводность 73, но при 1832°F его проводимость падает до 35. Другие факторы включают разницу температур металла, толщину и площадь поверхности металла.

Применение для проводящих металлов

Теплопроводящие металлы являются важным ресурсом для проектирования структуры приложения. Электроника и специально разработанные механические компоненты полагаются на проводящие металлы для создания полностью работоспособной конструкции, которая либо притягивает, либо отклоняет тепловую активность. Применение проводящих металлов включает:

• Электроника
• Медицинские приборы
• Лабораторное оборудование
• Строительное снаряжение
• Электропроводка

Ваш местный поставщик металла, обслуживающий Южную Калифорнию, Аризону и Северную Мексику

Имея семь офисов, обслуживающих Калифорнию, Аризону, Неваду и Северную Мексику, IMS является поставщиком металла с полным спектром услуг, который понимает ваши потребности. Наш ассортимент металлических изделий включает в себя широкий спектр металлических форм и широкий выбор сплавов. Мы предлагаем следующие преимущества:

• Звонок в тот же день
• Доставка по городу на следующий день
• Отличная цена со скидкой при больших объемах
• Изготовление металла по индивидуальному заказу
• Сертификат ISO 9001
• Поддержка производственных процессов «точно в срок»
• Нет минимальных покупок

 
Industrial Metal Supply — крупнейший на Юго-Западе поставщик всех видов подбора металла и аксессуаров для металлообработки.