Сталь проводит ток или нет: Проводит ли ток нержавеющая сталь? — Спрашивалка

Допустимые и недопустимые контакты металлов. Популярные метрические и дюймовые резьбы / Хабр

Электронику часто называют наукой о контактах. Многие знают, что нельзя скручивать между собой медный и алюминиевый провода. Медная шина заземления или латунная стойка для платы плохо сочетаются с оцинкованными винтиками, купленными в ближайшем строительном супермаркете. Почему? Коррозия может уничтожить электрический контакт, и прибор перестанет работать. Если это защитное заземление корпуса, то прибор продолжит работу, но будет небезопасен. Голая алюминиевая деталь вообще может постепенно превратиться в прах, если к ней приложить даже низковольтное напряжение.

Доступные нам металлы не ограничиваются только медью и алюминием, существуют различные стали, олово, цинк, никель, хром, а также их сплавы. И далеко не все они сочетаются между собой даже в комнатных условиях, не говоря уже о жёстких атмосферных или морской воде.

В советских ГОСТах было написано почти всё о допустимых контактах металлов, но если изучение чёрно-белых таблиц из 1000 ячеек мелким шрифтом утомляет, то правильный ответ на «медный» вопрос — нержавейка, либо никелированная сталь, из которой, кстати, и сделан почти весь «компьютерный» крепёж. В эпоху чёрно-белого телевидения были другие понятия об удобстве интерфейса, поэтому для уважаемых читателей (и для себя заодно) автор приготовил цветную шпаргалку.

И, раз уж зашла речь о металлообработке, заодно автор привёл таблицу с популярными в электронике резьбами и соответствующими свёрлами, отобрав из объёмных источников наиболее релевантное по тематике портала. Не все же здесь слесари и металлурги, экономьте своё время.

Преамбула

Да, в век 3D-печати популярность напильника с лобзиком несколько потускнела. Но клетка Фарадея для РЭА по-прежнему является преимуществом, не забываем и про защитное заземление. Да, для печати корпусов РЭА уже доступен электропроводный (conductive) ABS-пластик, но судя по источнику, его удельное сопротивление примерно в миллион раз больше меди. Дескать, пыль уже не липнет, но для заземления всё равно многовато. Напечатать же стальные детали корпуса ПК в домашних условиях пока никак невозможно, да мы и алюминий-то с оловом никак не освоим…

Что же делать? Нашему брату приходится действовать методом Микеланджело, используя для творчества вместо каменной глыбы купленные в DIY-магазине заготовки, либо вообще старые корпуса ПК. Работая как-то с корпусом от старого сервера IBM из шикарной миллиметровой стали, автор впал в ступор, потому что имеющаяся резьба была крупнее М3, но мельче #6-32 (позже выяснилось, что это М3,5). Зачем вообще понадобилось в 2003-м году использовать метизы М3,5, останется загадкой, но о существовании дробной метрической резьбы автор даже не подозревал.

UPD
Для моддеров, кстати, рынок предлагает новые, удобные инструменты арсенала домашней мастерской, и про один из них (осциллорез) я рассказываю в отдельной публикации. Арсенал принадлежностей прекрасно дополнит более привычные циркулярные мини-пилы (aka «дремели»), а отсутствие эффекта «запрессовки зубьев» упростит обработку вязких металлов типа меди и алюминия. Инструмент лёгкий, не такой неуклюжий и опасный, как «болгарка». Можно пилить металл практически на уровне носа и без риска получить рубящий удар от заклинившего или осколок от «взорвавшегося» диска. А так бывает в красочно описанных уважаемыми читателями случаях с УШМ: 300-граммовый блин «болгарки» делает 200 оборотов в секунду, потребляя до 2кВт электричества, и требует чуть ли не костюм сапёра.

Работающий же осциллорез травматологи упирают себе пильной стороной прямо в ладонь, чтобы успокоить пришедшего на снятие гипсовой повязки пациента… Впрочем, вернёмся к нашим металлам.

Допустимые и недопустимые контакты металлов по ГОСТ 9.005-72

DISCLAIMER: Предоставляется «как есть». Если уважаемый читатель занимается моделизмом, автомобилизмом или робототехникой, в ГОСТе также приведены: Таблица №2 для жестких и очень жестких атмосферных условий, Таблица №3 для контактов, находящихся в морской воде. Ниже я предлагаю выдержку из Таблицы №1 для средних атмосферных (т.е. комнатных) условий. Буква «А» означает «ограниченно допустимый в атмосферных условиях», подробности в самом ГОСТе.

Кликабельно (спасибо, НЛО):

UPD:
Ещё цветные шпаргалки (благодарю greatvovan):

для средних атмосферных условий
для жестких и очень жестких атмосферных условий

Пара слов о металлах

Металлурги, поправляйте, если что не так. Коррозия очень объёмная и сложная тема, и я не претендую на полноту её освещения. Я лишь даю выборочные зарисовки, чтобы сформировать у читателя нужные ассоциативные ряды.

Оцинковка

Оцинкованная сталь — основная рабочая лошадка народного хозяйства. В виде различных метизов «оцинковка» встречается в магазинах стройматериалов гораздо больше, чем, например, «премиумная» нержавейка. Фабричные корпуса ПК, технологические ящички и шкафчики для оборудования чаще всего выполнены из оцинкованной холоднокатанной стали толщиной порядка 1мм (чем дешевле корпус, тем тоньше лист). «Оцинковка» достаточно прочна и хорошо проводит ток, в промышленности требуется заземление. Если разрезать корпус, то под слоем краски какого-нибудь унылого RAL7035 будет тончайшее цинковое покрытие, а под ним, скорее всего, та самая углеродистая холоднокатанная сталь. Лично у меня нет причин не доверять ГОСТ 9.005-72, поэтому после колхозинга фабричных изделий вообще не рекомендую делать электрический контакт на месте среза стали, лучше постарайтесь сберечь цинковое покрытие.

А порезы и шрамы можно закрасить из балончика того же унылого RAL7035 (только заплати €10 и попробуй его найти ещё). Я пользовался автомобильной эмалью нейтрального белого или чёрного цвета (флакончик с кисточной, €2 в любом автомагазине).

Алюминий

Алюминий и его сплавы бывают анодированные (с защитным слоем) и обычные (неанодированные). Алюминий легко обрабатывать в домашних условиях, но помните о коррозии. Не используйте голый алюминий в качестве проводника даже с низковольтным напряжением, иначе ток медленно обратит деталь в прах. Обработанным в мастерской алюминиевым и дюралюминиевым деталям показана полная

эквипотенциальность (наведённые полями токи вроде бы по фиг, заземлять тоже можно). Алюминий совместим с цинковым покрытием, но для контакта с медью, «голой» или никелированной сталью требуется оловянная «прокладка». Ограниченно допустим контакт алюминия с нержавейкой в атмосферных условиях. Для простоты можно принять, что при контакте с другими металлами и покрытиями алюминий будет корродировать сам по себе, без помощи внешнего электричества.

Витая пара из омедненного алюминия (Copper Clad/Coated Aluminium, CCA) — это отдельная история, в домашних условиях кабель всё равно не производится.

Медь

Медь мягкая и довольно неаппетитно окисляется на воздухе, поэтому изделия из меди заключают в герметичную оболочку или лакируют. Латунные бляхи солдатских ремней и стойки для электронных печатных плат лучше сопротивляются окислению и выглядят аппетитнее позеленевшей меди, особенно если их периодически полировать (я про бляхи, конечно). При этом ни медь, ни её сплав с цинком (латунь) «не дружат» с чистым цинком и его покрытиями. Зато медь совмещается с хромом, никелем и нержавейкой. А если вы держите в руках какую-нибудь клемму, то она наверняка из лужёной (покрытой оловом) меди.

Олово

Олово мягкое, но зато стойкое к коррозии (в комнатных условиях) и электрически совместимое почти со всеми, кроме чугуна, низколегированных и углеродистых сталей, магния. Не стоит паять оловом и бериллий, будьте внимательны при сборке домашнего ядерного реактора. Олово используют, чтобы из недопустимого электрического контакта получить допустимый, т.е. в качестве «прокладки». Клеммы из лужёной меди — отличный пример.

UPD:
На холод изделие выносить нельзя, а при минусовых температурах лучше не эксплуатировать вообще.

Никель

Никелем покрыты блестящие «компьютерные» винтики. Такое покрытие совместимо с медью и бронзой, латунью, оловом, хромом и нержавеющей сталью. Никель несовместим с цинком и алюминием (для алюминия лучше контакт с нержавеющей сталью, см. ниже).

Нержавейка

Нержавеющая сталь — королева металлов сталей: прочная, пластичная, стойкая к коррозии, электропроводная, круто выглядит. Слишком тугая, чтобы резать и гнуть её дома в промышленных масштабах. Хромистые и хромисто-никелевые нержавейки электрически плохо совместимы с цинком и «голой» сталью, зато дают надёжный контакт с медью без помощи олова.

Алюминий, а также азотированная, оксидированная и фосфатированная низколегированная сталь ограниченно совместимы при стандартных атмосферных условиях. Нержавейка марки А2 не «магнитится», но существуют и нержавеющие стали с магнитными свойствами. Магнитные свойства не влияют на коррозионную стойкость нержавеющей стали.

Пара слов про case modding

Если вы занимались сборкой ПК, то наверняка знаете, что болтики для монтажа приводов CD/DVD, «ноутбучных» дисков 2.5″ и флоппи-дисководов (ха-ха) используют метрическую резьбу M3. В корпусах ПК и жёстких дисках 3.5″ используется более грубая дюймовая резьба #6-32 UNC. Почему? Мягкий металл любит более грубую резьбу, к тому же адепты дюймовой системы пока лидируют на рынке технологий. Стойка 19″ использует (вы не поверите) дюймы в качестве основной меры, однако для монтажа оборудования я встречал только оцинкованные клетевые шайбы и винты с метрической резьбой М6. Дюймово-метрический дуализм в технологиях…

Обустройство своей инженерной кухни я начал с того, что купил защитные очки, набор качественных свёрл по металлу, небольшой вороток и метчики на резьбы M3 и #6-32 UNC, а заодно M4 и M6. Плашки не понадобились.

Популярые виды резьбы, используемой в компьютерной технике
ГОСТ 19257-73 рекомендует использовать следующие диаметры свёрл для металлов. Наверное, стоит учитывать и количество метчиков в наборе: чем твёрже материал, тем больше необходимость в «предварительных» метчиках. У меня их по три штуки, два «грубых» и один «финишный». А как правильно, кстати?

UPD
А как правильно — читайте комментарии, на публикацию-таки зашли мастера слесарного дела, только я не успел отсортировать всю информацию. Пользователь golf2109 любезно принёс сюда прямо из мастерской два правых столбца таблицы для обозначения того, как мягкость (вязкость) металла влияет на диаметр отверстия под резьбу, благодарю за поддержку.

Диаметр резьбы	Стандартный шаг, мм	Диаметр сверла, мм
		ГОСТ	Fe	Al
M2	0. 4	1,6		1.5* (-0.1)
M2,5	0.45	2.0		1.8* (-0.2)
M3	0.5	2.5		2.3 (-0.2)
M3.5	0.6	2.9		2.7* (-0.2)
M4	0.7	3.3	3.2	3.0 (-0.3)
M5	0.8	4.2		3.9 (-0.3)
M6	1.0	5.0	4.9	4.6 (-0.4)
M8	1.25	6.8	6.7	6.3 (-0.5)
M10	1.5	8.5		8.0 (-0.5)
#6-32 UNC	0.794	2.85	2.7*	2.5* (-0.35)

* Я рискнул прикинуть калибры двух дополнительных свёрл для стали и алюминия там, где по ним у меня нет данных в источниках. Обратите внимание, резьба #6-32 UNC по наружному диаметру находится между M3 и M4, а по шагу резьбы вообще ближе к M5.

UPD
Если сверлите что-то толще миллиметрового листа, читайте спойлер про СОЖ.

про СОЖ

Довольно большое значение и при сверлении, и при нарезании резьб имеет смазка и охлаждение обрабатываемых деталей и инструмента. Настоятельно рекомендую при подаче сверла не спешить и пользоваться техническими жидкостями. Режущая кромка сверла легко перегревается от сухой детали, и получается металлический отпуск. Поверьте, такой отпуск не нужен: он вызывает необратимые изменения в структуре металла и деградацию его прочностных свойств (сверло тупится гораздо быстрее, чем должно). Что делать? Вот несколько советов, которые автор встречал в разных местах.
Не сверлите большим сверлом сразу, разбейте операции примерно по 3мм: т.е. отверстие 10мм сперва проходим 3мм, потом 6мм.
Хорошенько отметьте отверстие керном. Одолжите у ребёнка пластилин, сделайте бортик вокруг планируемого отверстия так, чтобы получился мини-бассейн размером с монету. Если под рукой нет *вообще ничего*, хорошенько смешайте ложку подсолнечного масла с ложкой жидкого мыла и налейте в этот мини-бассейн, хуже не будет. Но если нужно просверлить насквозь, скажем, гирю 16кг, погуглите книгу народных рецептов «сож своими руками». Желаю всем начинающим удачной пенетрации: как говорится, берегите ваши свёрла-метчики смолоду, ведь их ждут новые идеи и интересные изобретения!

На известной китайской площадке можно приобрести «пальцевые» винтики (thumb screw), причём и на #6-32, и на M3. Материал и цвет разный.

Источники

» ГОСТ 9.005-72. Единая система защиты от коррозии и старения. Машины, приборы и другие технические изделия. Допустимые и недопустимые контакты металлов. Общие требования.
» ГОСТ 19257-73. Отверстия под нарезание метрической резьбы. Диаметры.
» Unified Coarse Thread ANSI B1.1 (резьбы UNC ANSI B1.1).

Что такое медицинская сталь? Свойства и применение хирургических сталей

• Что такое медицинская сталь
• История открытия и применения
• Свойства и критерии медицинской стали
• Химические свойства для определения принадлежности к хирургической стали
• Физические свойства для определения принадлежности к хирургической стали
• Подходящие марки стали
• Область применения хирургической стали
• Мифы и факти про хирургическую сталь

В третьем тысячелетии медицинская наука и техника являются основными движущими силами цивилизации. Эти направления пересекаются во многих сферах, чтобы справляться со сложными вызовами современности. Медицинская сталь – продукт такого симбиоза, когда металлургия помогает развиваться здравоохранению. Можно смело утверждать, что без этого материала существование отрасли, отвечающей за борьбу с болезнями и сохранение человеческой жизни, невозможно. Причем он обладает таким количеством положительных характеристик, что востребован не только здесь.

Что такое медицинская сталь?

Тех, кто попытается найти в интернете или даже в специализированной литературе однозначную трактовку этого термина, ждет разочарование. Официального обозначения, точно регламентированного состава, стандартизированных требований к механическим свойствам у такого материала не существует.

Более того, речь идет не об одном, а о группе металлических сплавов, которые применяются при производстве медицинских инструментов, оборудования, конструкционных элементов протезов, пр. Таким образом, у каждого производителя материал этой категории может иметь свою собственную химическую формулу. Это обуславливается многими факторами, в том числе, сферой применения. Например, медицинский сплав для стоматологии – это во многих случаях комбинация кобальт-хром, а хирургическая сталь – категория сплавов, где предпочтительно легирование никелем.

История открытия и применения

Медицинский металл в лекарском деле стал применяться более 300 лет назад. Историческая справка гласит, что пионером этого направления стал врач по имени Фабрициус. Он использовал металлический сплав для изготовления стальных колец, которыми фиксировались переломы костей. Первая такая ортопедическая операция датируется 1666 годом. Сегодня металлургическая промышленность шагнула далеко вперед и выпускает достаточно широкий ассортимент сталей, инертных к корродированию при контактах с живыми тканями. Другими словами, речь идет о нержавейке, но специальной.

Сталь в медицине

Нержавеющая сталь – это материал практичный, надежный, благородный и эстетичный. По этим показателям она во многом превосходит другие материалы.

Свойства и критерии медицинской стали

Для начала обозначим, что сталь – это сплав железа с углеродом. А отличительной особенностью материала, применяемого в медицине, является наличие в нем легирующих элементов. Они добавляются с целью изменения (улучшения) физических и/или химических качеств основного состава.

Химические свойства для определения принадлежности к хирургической стали

• углерод – обязательный компонент любого стального сплава, включая нержавейку. Именно он отвечает за твердость и прочность материала. В результате взаимодействия углерода с железом, образуются карбиды – структуры с повышенными механическими характеристиками. Кроме того, наличие углерода позволяет упрочнить сталь путем термической обработки. Однако, допускать переизбыток этого элемента нельзя – допустимые границы 0,4-1,2%.
• хром – самый популярный компонент для легирования стали. Медицинский сплав предполагает его наличие на уровне 13% и более. Размельчая зерно металла, увеличивает его прочностные характеристики. На поверхности материала оксиды хрома образуют пленку, которая защищает от агрессивной среды и термонагрузки.
• кремний – компонент, обеспечивающий антикоррозийные свойства и стойкость к окислению при высоких температурах. Повышает упругость и кислотостойкость. Состав хирургической стали предполагает его включение на уровне 1% от общей массы.
• марганец – раскислитель. Достаточно 1% в компонентной формуле. Удаляет из материала кислород, который попадает в него в процессе плавки. Тем самым повышается износостойкость и упругость металла, хотя несколько уменьшается пластичность. Также марганец связывает серу, препятствуя образованию вредного соединения FeS, провоцирующего ломкость в режиме высоких температур.

Кроме этих элементов, в состав медицинского сплава может входить никель. Он подобно хрому придает стали коррозионную стойкость, а также увеличивает прочность и пластичность.

Физические свойства для определения принадлежности к хирургической стали

Стоит отметить, что присутствие в малых количествах легирующих компонентов не делают ее токсичной. А благодаря высокой плотности и малой пористости, поверхность легко поддается дезинфекции.

Сталь очень твердая – ее трудно повредить, она не боится ударов и царапин. И вместе с тем, при изготовлении изделий, удается выполнить очень тонкое и острое лезвие, которое длительное время не будет притупляться.

Другие важные параметры, характеризующие хирургическую сталь:

• коррозийная стойкость;
• жаропрочность;
• сопротивление циклическим нагрузкам;
• высокая усталостная прочность;
• склонность к термическому упрочнению.

Подходящие марки стали

Описанные выше параметры являются достаточно общими и подходят для ряда сталей. Среди наиболее востребованных стоит отметить марки:

• 95Х18;
• 40Х13С;
• 65Х13.

Такая классификация характерна для нашего рынка. Зарубежные аналоги обозначаются, например, так:

• 1.4125 (Германия)
• 440В (США)
• SUS440C (Япония)
• Z100CD17 (Франция)

Область применения хирургической стали

Сплавы этой категории, несмотря на специфичность наименования, фигурируют в разных сферах. Им отдают предпочтение там, где выдвигаются повышенные требования к инертности относительно агрессивных сред и прочности.

Медицина

Медицинская сталь – это высокотехнологичный продукт, без которой существование системы охраны здоровья и борьбы с болезнями мы представить не можем. Описать всю широту востребованности этой особой нержавейки в отрасли в рамках этой статьи физически не получится. Скальпели, зажимы, щипцы, иглы и другой хирургический инструментарий изготавливается только из нее. Также, как и фрезы, стоматологические боры, брекеты, детали протезов для различных частей организма, стерилизационные емкости и медицинская посуда, пр. А чтобы изделия служили как можно дольше, необходимо соблюдать определенные правила пользования, ухода и хранения.

Архитектура

Изделия из хирургической стали можно найти в интерьерах различных помещений. Трендовый в последние годы стиль лофт, предлагает нержавеющие люстры, светильники, декоративные панели, мебельную фурнитуру, рамы для зеркал. Таким образом, многие предпочитают купить металл такой как медицинская сталь для того, чтобы создать тот самый уникальный «индустриальный» вид.

Пищевая промышленность

Логично, что раз хирургическая сталь разрешена в медицине, то применяется и в пищевой промышленности, где важнейшим критерием является нетоксичность материалов. Из нее производят долговечные и красивые столовые приборы. Отдельное направление – кухонные ножи, лезвия которых должны быть достаточно твердыми и острыми при интенсивной эксплуатации. Некоторые детали посудомоечных машин и поверхности духовых шкафов также выполняются из таких сплавов.

Машиностроение

Эта сфера, наряду с медициной, является крупным потребителем высоколегированных сталей. Детали машин и механизмов, подверженных высоким абразивным нагрузкам и постоянному воздействию агрессивных сред, также изготавливаются только из таких материалов. В качестве примера, можно привести конструктивные элементы поршневых систем и карданных крестовин.

Украшения

Как бы странно это не звучало, но медицинская сталь более прочная, чем золото и серебро. Именно поэтому, бижутерия и украшения из нее – тренд последнего времени. Сегодня можно смело сказать, что это уже достаточно серьезный сегмент рынка. Эта модная тенденция объясняется достаточно просто – медицинская сталь (бижутерия из нее) не чернеет, не деформируется, не теряет блеска. При оптической оценке очень похожи на изделия из драгоценных металлов, но в разы дешевле. Бижутерия из нержавеющих сплавов выглядит привлекательно, ее покрывают эмалью, инкрустируют кристаллами Сваровски, фианитами, цирконами и другими полудрагоценными камнями. Отметим, что украшения из хирургической стали используются для пирсинга, но не первичного.

Мифы и факты про медицинскую сталь

Наша жизнь так устроена, что любая популярная тема мгновенно обрастает слухами, гипотезами и мифами. Не стали исключением высоколегированные нержавеющие сплавы. Развенчанию недостоверной информации по этой теме необходимо посвятить отдельную статью. Мы планируем такой материал – следите за обновлениями нашего блога.

А, прямо сейчас хотим ответить на два самых популярных вопроса, которые очень волнуют аудиторию. Хотя, скорее всего, после прочтения изложенного выше материала, наши читатели уже сами знают на них ответ. Но все же…

Может ли ржаветь хирургическая сталь?

Ржавеет ли нержавейка? Если коротко, то нет. А вообще, такой металлопрокат относятся к условно нержавеющим. Это значит, что для обеспечения инертности к коррозийным процессам, материал подвергается определенным воздействиям – закалка, полировка, правильная эксплуатация. Например, изделия из хирургической стали, которые используют мастера маникюра, нельзя выше положенного оставлять в стерилизаторах или в сырости. После заточки обязательно полирование и обработка узлов трения специальными составами.

Магнитится ли мед. сталь?

Те, кто носят кольца из хирургической стали ответ на этот вопрос знают. Не магнитится. Объясняется это химической формулой материалов, в которой в определенном количестве содержатся хром и марганец. Немагнитность – еще одно из важных преимуществ таких сплавов.

В завершение хотим отметить, что медицинская (хирургическая) сталь в отличие от многих других материалов, находится на подъеме по востребованности. Рост потребления на протяжении последних десятилетий зафиксирован на уровне 4-6%. И пока достойного конкурента у этого материала нет, значит он сохранит и даже упрочнит свои позиции.

Мы рады, что вы заинтересовались информацией из нашего блога. И даем согласие на использование материалов для учебных целей или для личного пользования. Однако предупреждаем, что копирование информации для публичного распространения – это нарушения авторского права и других прав интеллектуальной собственности, согласно Бернской конвенции и Закона Украины об авторском праве №3792-XII.

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.

 

Какой металл лучше всего проводит электричество? 7 букв, первая буква С — кроссворды и сканворды

Проводники – это тела, через которые электрические заряды могут передаваться от заряженного тела к незаряженному.

Содержание

Какой металл лучше всего проводит электричество? 7 букв

Способность проводить электричество характеризуется электрическим сопротивлением древесины. В общем случае общее сопротивление образца древесины, помещенного между двумя электродами, определяется как результат двух сопротивлений – объемного и поверхностного. Объемное сопротивление численно описывает препятствие прохождению тока по толщине образца, а поверхностное сопротивление описывает препятствие прохождению тока по поверхности образца. Удельное сопротивление и поверхностное сопротивление – это удельное сопротивление образца. Первый показатель выражается в омах на сантиметр (Ом х см) и равен сопротивлению, оказываемому током, протекающим через две противоположные стороны куба 1X1X1 см из данного материала (дерева). Второй показатель измеряется в омах и численно равен сопротивлению квадрата любого размера на поверхности образца древесины при подаче тока на электроды, ограничивающие две противоположные стороны этого квадрата. Проводимость зависит от породы древесины и направления протекания тока. Для иллюстрации порядка величины объемного и поверхностного удельного сопротивления некоторые данные приведены в таблице 22.

Таблица 22: Сравнительные данные по объемному и поверхностному удельному сопротивлению древесины.

Виды и направления	Содержание влаги, %.	Объемное удельное сопротивление, Ом х см	Удельное поверхностное сопротивление, Ом
Береза, продольно	8,2	4,2 х 1010	4,0 х 1011
Береза, поперек	8,0	8,6 х 1011	2,8 х 1012
Буковая древесина, продольно	9,2	1,7 х 109	9,4 х 1010
Бук, поперечное зерно	8,3	1,4 х 1010	7,9 х 1010

Объемная проводимость является наиболее важным элементом для определения электропроводности. Удельное сопротивление сильно зависит от содержания влаги в древесине. По мере увеличения влажности древесины удельное сопротивление уменьшается. Особенно резкое снижение удельного сопротивления наблюдается при увеличении содержания влаги от абсолютно сухого состояния до предела гигроскопичности. Это приводит к уменьшению удельного сопротивления в миллионы раз. Дальнейшее увеличение содержания влаги приводит к снижению удельного сопротивления лишь в десять раз. Это показано в таблице 24.

Таблица 23: Удельное сопротивление древесины в абсолютно сухом состоянии.

Виды	Удельное сопротивление поперечного сечения, Ом х см
	через волокна	вдоль волокон
Сосна	2,3 х 1015	1,8 х 1015
Ель	7,6 х 1016	3,8 х 1016
Пепел	3,3 х 1016	3,8 х 1015
2.3 х 1016 3.8 х 1015 зола	8,0 х 1016	1,3 х 1015
Клен	6,6 х 1017	3,3 х 1017
Березовое дерево	5,1 х 1016	2,3 х 1016
Ольхон	1,0 х 1017	9,6 х 1015
Лайм	1,5 х 1016	6,4 х 1015
Осина	1,7 х 1016	8,0 х 1015

Таблица 24: Влияние содержания влаги на удельное электрическое сопротивление древесины.

Виды	Электрическое сопротивление (Ом х см) поперек волокна для влажности древесины (%)
	0	22	100
Кедр	2,5 х 1014	2,7 х 106	1,8 х 105
Лиственница	8,6 х 1013	6,6 х 106	2,0 х 105

Поверхностное удельное сопротивление древесины также значительно уменьшается с увеличением содержания влаги. Повышение температуры приводит к снижению объемного удельного сопротивления древесины. Так, удельное сопротивление бумажной древесины уменьшается в 2,5 раза при повышении температуры от 22-23° до 44-45°С (примерно в два раза), а буковой древесины – в 3 раза при повышении температуры от 20-21° до 50°С. При температурах ниже нуля объемное сопротивление древесины увеличивается. Удельное сопротивление вдоль волокон образцов березы с влажностью 76% при 0°C составило 1,2 x 107 Ом см; после охлаждения образца до -24°C оно составило 1,02 x 108 Ом см. Пропитка древесины минеральными консервантами (например, хлоридом цинка) снижает проводимость, а пропитка креозотом практически не влияет на проводимость. Электропроводность древесины имеет практическое значение, когда она используется для изготовления столбов связи, мачт высоковольтных линий электропередач, рукояток электроинструментов и т.д. Кроме того, зависимость электропроводности от влажности древесины является основой для работы электрических влагомеров.

Рассмотрим движение свободных электронов в виде плоских электронных волн, длина которых λ определяется соотношением де Бройля (1.3). Такая электронная волна распространяется в строго периодическом потенциальном поле без диссипации энергии. Это означает, что в идеальном кристалле свободный путь электронов бесконечен и сопротивление для электрического тока равно нулю.

Каково сопротивление меди и алюминия

Алюминий – это легкий металл, который легко поддается механической обработке и литью. Он обладает высокой электропроводностью: занимает 4-е место после серебра, меди и золота.

Важно: несмотря на ряд преимуществ (низкая стоимость, малый вес, простота обработки и т.д.), алюминиевые провода в долгосрочной перспективе менее выгодны, чем медные. В электротехнике важны два термина:

В электротехнике важны 2 концепции:

• Электропроводность: отвечает за передачу тока из одной точки в другую. Чем выше проводимость металла, тем лучше он проводит электричество. При температуре +20 градусов проводимость меди составляет 59,5 миллионов сименсов на метр (См/м), алюминия – 38 миллионов См/м. Проводимость медного кабеля практически не зависит от температуры.
• Электрическое сопротивление: Чем выше этот показатель, тем хуже вещество проводит электричество. Удельное сопротивление меди составляет 0,01724-0,0180 мкОм/м, алюминия – 0,0262-0,0295.

Другими словами, медь имеет более высокую проводимость и меньшее сопротивление, чем алюминий.

Регулируя таким образом теплопроводность, можно эффективно использовать материал для автоматического отвода тепла жарким летом, так как он будет обладать высокой теплопроводностью, но при этом предотвращать потерю тепла холодной зимой из-за низкой теплопроводности при более низких температурах.

Первое и второе поколение

Как только вы узнаете, что проводит электричество, вам нужно будет узнать свойства некоторых веществ. Проводники могут быть разными – металлическая проволока, морская вода. Но ток в них разный, поэтому вещества делятся на две группы:

• первый вид, в котором электричество течет через электроны;
• второй вид – те, которые основаны на ионах.

К первому относятся все металлы и углерод. Ко второму виду относятся основания, кислоты и расплавленные соли – электролиты. В них ток представляет собой упорядоченное движение отрицательных и положительных ионов. Электрический ток протекает в этих материалах при любом напряжении. В нормальных условиях хороший проводник электрического тока – это изделие, изготовленное из золота, серебра, алюминия или меди.

Эти два последних материала используются для изготовления кабелей, которые стоят дешево. Хорошим жидким проводящим веществом является ртуть, электричество также хорошо проходит через углерод. Однако это вещество не является гибким, поэтому на практике его не используют. Хотя недавно физикам удалось представить углерод в виде графена, что делает возможным создание шнуров из его волокон.

Графеновые изделия имеют настолько высокое сопротивление, что оно неприемлемо для проводников. Их можно использовать только в нагревателях. В этом случае металлические проволоки из никеля и хрома проигрывают, поскольку не выдерживают очень высоких температур. Спирали в люминесцентных лампах сделаны из вольфрама. Этот материал может светиться, поскольку является тугоплавким веществом.

Алюминий очень плохо паяется мягким припоем (оловянно-свинцовым), но хорошо паяется цинковым припоем. При проектировании приборов стоит помнить, что проще подключить провод к алюминиевому шасси, прикрутив его к штампованной стойке, чем паять. В твердых сортах алюминия (6061, 6082, 7075) винт может быть нарезан напрямую.

Справочник по электротехнике материалы для всего: проводники – серебро, медь, алюминий.

Экология знаний. Техника: Пошаговое руководство по материалам, которые используются не только в электротехнике, но и в технологии и ремесленниками в целом. С описаниями, примерами применения, заметками о работе. Пособие написано максимально просто и будет понятно всем – от студентов до пенсионеров.

Мы публикуем пошаговое руководство по материалам, используемым не только в электротехнике, но и в технике в целом, в том числе и самодельщиками. С описаниями, примерами применения и советами по работе. Руководство написано максимально просто и будет понятно всем – от студентов до пенсионеров.
В этом разделе мы начнем разбирать проводники – серебро, медь, алюминий.

Гиды

Двадцатый век – это век пластмасс. До появления широкого спектра синтетических полимеров человек использовал в строительстве металлы и натуральные материалы – дерево, кожу и т.д. Сегодня мы наводнены пластиковыми изделиями – от одноразовой посуды до прочных деталей автомобильных двигателей. Пластмассы во многих отношениях лучше металлов, но они никогда не смогут полностью заменить их, поэтому история начинается с металлов. Металлам посвящены сотни книг, а область, которая ими занимается, называется металлургией.

Мы заинтересованы в металлах в области электроники. В качестве проводников, в составе электронных устройств. Все остальные области применения – такие как, например, конструкционные материалы – в этой книге пока не рассматриваются.

Основным свойством металлов для электроники является их способность хорошо проводить электричество. Давайте посмотрим на таблицу удельных сопротивлений различных металлов:

Удельное сопротивление Ом*мм2/м

Мы видим лидеров нашего списка: Ag, Cu, Au, Al.

Ag – серебро. Драгоценный металл. Серебро – самый дешевый из драгоценных металлов, но все же слишком дорогой для изготовления проводов. Электропроводность на 5% лучше, чем у меди, при разнице в цене почти в 100 раз.

Примеры применения

В качестве проводящих покрытий в микроволновой технике. Высокочастотный ток, благодаря скин-эффекту, течет по поверхности проводника, а не по его толщине, поэтому тонкое покрытие волновода серебром дает большее увеличение проводимости, чем покрытие серебром проводника постоянного тока.

В сплавах контактной группы. Контакты силовых реле, сигнальных реле, переключателей и автоматических выключателей обычно изготавливаются из серебросодержащих сплавов. Контактное сопротивление ниже, чем у меди, и она менее подвержена окислению. Поскольку контакты обычно миниатюрны, стоимость этого небольшого добавления серебра к цене продукта незначительна. Хотя при утилизации большого количества реле стоимость серебра заставляет работать с бокорезами, чтобы отделить контакты в кучу для последующего аффинажа.

Контакты 16-амперного силового реле. Контакты содержат серебро и кадмий, в соответствии с документацией производителя.

Различные реле. Верхнее реле имеет даже посеребренный корпус с характерной патиной. Содержание драгоценных металлов в продукции, произведенной в СССР, указывалось в паспортах на продукцию.

В качестве добавки к паяльным сплавам. Высококачественные припои (как твердые, так и мягкие) часто содержат серебро.

Проводящие покрытия на диэлектриках. Например, суспензия частиц серебра наносится на керамику для формирования контактной площадки, а затем обжигается в печи (метод обжига).

Компонент электропроводящих клеев и чернил. Электропроводящие краски часто
содержат суспензию частиц серебра. Когда чернила высыхают, растворитель
испаряется, и частицы в растворе сближаются, слипаются и образуют проводящую среду
мосты, через которые может протекать ток.

Недостатки

Хотя серебро является драгоценным металлом, оно окисляется в средах, содержащих
сера:
4Ag + 2H₂S + O₂ → 2Ag₂S + 2H₂O

Образуется темная “патина”. Сера также может поступать из каучука, в
Провод с резиновой изоляцией и посеребренные контакты – плохое сочетание.
Потускневшее серебро можно очистить химическим способом. В отличие от чистки абразивными пастами (включая зубную пасту), это самый щадящий способ чистки без царапин.

Cu – медь. Основной металл электрических проводников. Обмотки двигателей, изолированные провода, шины и гибкие проводники часто бывают медными. Медь нетрудно узнать по характерному красноватому цвету. Медь довольно устойчива к коррозии.

Примеры применения

Проводники. Основное применение медь находит в чистом виде. Любые добавки снижают электропроводность, поэтому жила проводов обычно состоит из чистой меди.

Гибкие провода различного сечения.

Гибкие провода. Если проводники для стационарных установок в принципе могут быть изготовлены из любого металла, то гибкие проводники почти всегда изготавливаются только из меди, алюминий слишком хрупок для этих целей. Он содержит множество тонких медных проводников.

Теплоотводы. Медь не только проводит электричество на 56% лучше, чем алюминий, но и обладает почти вдвое большей теплопроводностью. Медь используется для изготовления тепловых труб, радиаторов и теплораспределительных пластин. Поскольку медь дороже алюминия, радиаторы часто изготавливаются в виде композитов: сердцевина из меди, а остальная часть из более дешевого алюминия.

Радиаторы охлаждения процессора. Центральное ядро выполнено из меди и отводит тепло от чипа процессора, а алюминиевый радиатор с развитыми ребрами охлаждает уже само ядро.

При изготовлении печатных плат из фольги. Печатные платы, используемые в каждом электронном устройстве, состоят из диэлектрической платы, на которую наклеена медная фольга. Все соединения между компонентами платы осуществляются с помощью дорожек из медной фольги.

Техника сверхвысокого вакуума. Из металлов и сплавов только нержавеющая сталь и медь подходят для сверхвысоковакуумных камер в таких устройствах, как ускорители частиц или рентгеновские спектрометры. Все остальные металлы слегка испаряются в вакууме и портят вакуум.

Аноды рентгеновских трубок. Рентгеноструктурный анализ требует монохроматического рентгеновского излучения. Его источником часто является облученная электронами медь (спектральная линия Cu Kα), которая к тому же является отличным теплоотводом. Если требуется другой тип излучения (Co или Fe), его получают из небольшого кусочка подходящего металла на массивном медном теплоотводе. Такие аноды всегда охлаждаются проточной водой.

Интересные факты о меди

Медь – довольно дорогой металл, поэтому недобросовестные производители стараются на нем экономить. В них занижено сечение проводов (когда написано 0,75 мм2, на самом деле это 0,11 мм2). В обмотках они красят алюминий “под медь”, обмотка выглядит как медная, но когда вы снимаете изоляцию, оказывается, что это алюминий. Этим грешат как китайские, так и местные производители, кабель 2,5 мм2 может оказаться 2,3 мм2, поэтому коэффициент безопасности и входной контроль не помешают. Конечно, надежность контакта сердечника площадью 2,3 мм2 , предназначенного для сердечника площадью 2,5 мм2 , будет низкой.

Медь окрашивает пламя в зеленый цвет, это свойство используется для обнаружения меди в руде, когда химический анализ недоступен. Зеленый след в пламени является индикатором присутствия меди. (Но не всегда, зеленая окраска пламени может быть вызвана ионами бора).

Медь – мягкий металл, но если к меди добавить не менее 10% олова, то получится твердый, пружинистый сплав – бронза. Именно освоение бронзы дало название исторической эпохе – бронзовый век. Добавление бериллия к меди позволяет получить бериллиевую бронзу – твердый эластичный сплав, который используется для изготовления пружинных контактов.

Медь – один из немногих мягких металлов с высокой температурой плавления, поэтому из меди изготавливают прокладки, например, для высокотемпературных или вакуумных применений. Например, прокладка пробки картера автомобильного двигателя.

При механической обработке (например, волочении) медь утолщается и становится жесткой. Чтобы вернуть первоначальную мягкость и пластичность, медь отжигают в защитной атмосфере, нагревая до 500-700°C и выдерживая в течение определенного периода времени. Именно поэтому некоторые изделия из меди твердые, а некоторые – мягкие, например, медные трубы.

Медь не производит искр. Искробезопасные инструменты, инструменты из стали с медным покрытием или инструменты из сплавов меди – бронзы, используются для работы во взрывоопасных зонах, например, на газопроводах. Если вы случайно ударите таким инструментом по стальной поверхности, это не вызовет опасных искр.

Поскольку температурный коэффициент сопротивления для чистой меди известен, термометры сопротивления изготавливаются из меди (тип TCM – медный термометр сопротивления, существует также TSP – платиновый термометр сопротивления). Термометр сопротивления – это прецизионный резистор, намотанный из медной проволоки. Измерив его сопротивление, можно достаточно точно определить его температуру по таблице или формуле.

Al – алюминий. Крылатый металл” занимает четвертое место по электропроводности после серебра, золота и меди.
Хотя алюминий проводит электричество лишь наполовину лучше меди, он в 3,4 раза легче и в три раза дешевле меди.
дешевле. И если вы рассчитаете проводимость, то эквивалентный медный проводник из
алюминий будет в 6,5 раз дешевле! Алюминий вытеснил бы медь в качестве проводника повсюду, если бы он не был
если бы не несколько его неприятных свойств, но это уже минус.

Чистый алюминий, как и чистое железо, почти никогда не используется в технике (за исключением
– проводов и фольги). Каждый “алюминиевый” предмет состоит из какого-либо алюминиевого сплава. Сплавы могут содержать кремний, магний, медь, цинк и другие металлы. Их свойства сильно различаются, и это необходимо учитывать при обработке. Ниже перечислены некоторые из наиболее распространенных марок алюминия:

1199. 99,99% чистого алюминия. Выпускается почти исключительно в виде фольги.

1050 и 1060. Чистота 99,5% и 99,6% соответственно. Благодаря высокой теплопроводности он иногда используется в качестве материала для радиаторов. Мягкие, легко гнутся. Провода, пищевая пленка, кухонная утварь.

Сплавы: 6061 и 6082 – Si 0,6%, Mg 1,0%, Cu 0,28%, 6082 – Si, Mg, Mn. Первый вариант более распространен в США, второй – в Европе. Он легко поддается токарной и фрезерной обработке. Лучший материал для самообработки. Сильные стороны. Легко сваривается, может паяться твердым припоем. Может быть анодирован. Трудно сгибается. Не подходит для литья.

6060 Состав: Mg, Si. Мягче, чем 6061 и 6082, несколько “пластилиновый” при резке, за что его не любят токари. Обычный и дешевый, не имеет других особых преимуществ. Дешевый алюминиевый профиль, изготовленный из неизвестного сплава, имеет все шансы оказаться таковым.

5083. магниевый сплав (>4% Mg). Отличная коррозионная стойкость, устойчивость к морской воде. Хороший выбор для деталей, которые должны быть устойчивы к дождю. Его также можно найти в магазинах строительных материалов, наряду с другими подобными марками.

44400, он же “силумин”. Сплав с высоким содержанием кремния (Si >8%). Марка литья. Низкая температура плавления, поэтому существует риск расплавления самой детали при пайке паяльными сплавами. Хрупкий, ломается при сгибании. При разрушении видны характерные кристаллы.

7075. 2,1-2,9% Mg, 5,1-6,1% Zn, 1,2-1,6% Cu. Очень своеобразный сплав, он даже отличается по цвету (оксидная пленка слегка золотистая). Удивительно твердый для алюминия, по твердости сопоставим с мягкой сталью. Плохое анодирование. Совсем не подходит для пайки. Не поддается сварке вообще. Невозможно согнуть или свернуть. Не подходит для литья. Очень хорошо затачивается путем резки и полировки. Хорошо подходит для критических деталей. Используется для болтов в велосипедах, в оружии (материал для многих деталей винтовки M16).

Относительно низкая температура плавления (660 °C для чистого алюминия, менее 600 °C для литых сплавов) означает, что его можно отливать в песчаных формах в условиях гаража/мастерской.
Относительно низкая температура плавления алюминия позволяет отливать детали в песчаных формах в условиях гаража/мастерской. Однако многие марки алюминия не подходят для литья.

Примеры применения

Провода. Алюминий дешев, поэтому из него выгодно делать толстые силовые кабели, LV-ABC и линии электропередач. В старых зданиях проводники в жилых домах выполнены с алюминиевыми жилами (с 2001 года электротехнический кодекс запрещает алюминиевые проводники в жилых домах, только медные – см. ПУЭ издание 7). 7.1.34) Также алюминий не используется в качестве проводника в критических приложениях.

Слева – старый алюминиевый провод. С правой стороны находятся алюминиевые провода различного сечения,
подходит для укладки в землю. В частности, кабель справа подключил к электричеству весь этаж здания. Кабель имеет внешнюю резиновую оболочку, а также стальную бронированную полосу для защиты изоляции под ней от повреждений, например, при копании лопатой.

Теплоотводы. Из алюминия изготавливаются не только бытовые батареи, но и теплоотводы
чипы, процессоры, изготовлены из алюминия.

Различные алюминиевые радиаторы.

Корпуса устройств. Корпус жесткого диска в компьютере отлит из алюминиевого сплава. Небольшая добавка кремния улучшает прочностные свойства алюминия, и кремниевый сплав используется для изготовления корпусов жестких дисков, бытовой техники, коробок передач и т.д.

Анодированный алюминий (алюминий с электрохимическим оксидным слоем
на поверхности толще и прочнее) хорошо окрашен и просто красив. Оксид
плёнка (Al₂O₃ – из того же вещества, что и рубины и сапфиры) довольно твердый и износостойкий, но, к сожалению, алюминий под ним мягкий и при сильном ударе трескается, как лед на воде.

Щиты. Электромагнитное экранирование часто изготавливается из алюминиевой фольги или тонкого алюминиевого листа. Вы можете провести простой эксперимент, мобильный телефон
завернутый в фольгу, потеряет свою сетку – он будет экранирован.

Отражающее покрытие на зеркалах. Тонкий слой алюминия на стекле отражает 89% падающего света (приблизительное значение, зависит от условий) (серебро – 98%, но темнеет на воздухе из-за соединений серы). Каждый лазерный принтер содержит вращающееся зеркало, покрытое тонким слоем алюминия.

Зеркала из оптической системы планшетного сканера. Обратите внимание, что оптические зеркала имеют металлизированное стекло снаружи, в отличие от обычных бытовых зеркал, где отражающее покрытие служит для защиты за стеклом. Бытовые зеркала дают двойное отражение – от поверхности стекла и от отражающего покрытия, которое в домашних условиях не так важно, как защита отражающего покрытия.

Электроды обкладки конденсатора. Часть электрических конденсаторов представляет собой алюминиевую фольгу, разделенную диэлектрическим слоем и плотно намотанную в цилиндр (однако для уменьшения размеров конденсаторов фольга заменяется алюминиевым покрытием). Тот факт, что слой оксида алюминия является тонким, прочным и непроводящим, используется в электролитических конденсаторах, которые имеют огромные электрические емкости для своих размеров.

Недостатки

Алюминий является активным металломно на воздухе он покрывается слоем оксида, который защищает металл от разрушения и скрывает его активную природу. Если не дать алюминию образовать устойчивый защитный слой, например, с помощью капли ртути, алюминий активно реагирует с водой. В щелочной среде алюминий растворяется, попробуйте налить алюминиевую фольгу на трубочист – реакция будет бурной, с выделением взрывоопасного водорода. Химическая активность алюминия в сочетании с большой разницей в электроотрицательности с медью делает невозможным прямое соединение проводников из этих двух металлов. В присутствии влаги (которая почти всегда присутствует в воздухе) начинается гальваническая коррозия, разрушающая алюминий.

Два одинаковых трансформатора от микроволновых печей. Левый вышел из строя из-за алюминиевой обмотки – перегорел провод от контакта – алюминий плохо паяется мягкими припоями, попытка обеспечить контакт так же, как медный провод, не удалась.

Алюминий – это страшно. Если алюминиевую проволоку сильно сжать, она деформируется
и сохраняет свою новую форму – это называется “пластической деформацией”. Если вы не сожмете его
настолько твердый, что не деформируется, но если оставить его под нагрузкой на длительное время, алюминий
начнет “ползти”, постепенно меняя форму. Это неприятное свойство сделает хорошо затянутый хомут
Хорошо затянутый зажим с алюминиевой проволокой постепенно ослабнет через 5-10-20 лет и будет
и постепенно ослабнет и не будет обеспечивать электрический контакт, как раньше. Это одна из причин, почему PUE
запрещает использование тонкого алюминиевого провода для распределения электроэнергии потребителям в
здания. Для промышленности не составляет труда обеспечить соблюдение правила – так называемого “вытаскивания
распределительное устройство, где электрик периодически проверяет затяжку всех клемм в распределительном устройстве. Однако дома, как правило, никто не заботится о качестве контакта, пока не сгорит розетка. А плохой контакт является причиной пожаров.

Алюминий менее пластичен, чем медьРиск задеть проводник лезвием при снятии изоляции провода приведет к его разрушению быстрее, чем в случае с медью, поэтому алюминиевые провода следует зачищать как карандаш, под углом, а не на конце.

Интересные факты об алюминии

Алюминий является хорошим восстановителем, который используется для восстановления других металлов, например, титана, из его диоксидного состояния. Теодор Грей (я очень рекомендую книги Теодора Грея “Элементы. Путеводитель по периодической таблице”, “Научные эксперименты с периодической таблицей”, “Эксперименты. Эксперименты с периодической таблицей”. Они очень хорошо сделаны визуально, а эксперименты в них не приторно безопасны, как в большинстве современных учебников, а могут пройти на ура.) проводили такие эксперименты дома. При смешивании с оксидом железа алюминиевая пудра образует термит – адскую смесь, которая раскаляется до 2400 °С, при этом железо восстанавливается и с него стекает веселка, которая используется для сварки рельсов, иначе такой кусок железа невозможно быстро и качественно нагреть. Термитные карандаши позволяют сваривать провода в полевых условиях, а отважный солдат спецназа может использовать термитный резак, чтобы поджечь петлю самого прочного замка.

Для придания пирогам мягкости и пушистости используется пекарский порошок. Тот же порошок используется для изготовления пористого бетона – алюминий + щелочь.

Алюминий – активный металл, но он быстро покрывается слоем оксида, который защищает его от разрушения. Рубин, сапфир, корунд – это названия одного и того же вещества – оксида алюминия Al₂O₃ Белые шлифовальные круги и шлифовальные камни изготавливаются из оксида алюминия, электрокорунда.

Активность алюминия можно проверить с помощью простого эксперимента. Положите алюминиевую фольгу в стакан, добавьте сульфат меди и поваренную соль, залейте холодной водой. Через некоторое время смесь закипит, алюминий окислится, уменьшая количество меди и выделяя тепло.

Алюминий хорошо подходит для экструзии. Корпуса приборов, изготовленные из экструдированных нарезанных и обработанных профилей, намного дешевле литых.

Алюминиевый корпус для внешнего аккумулятора телефона. Экструдированный профиль, анодированный, окрашенный.

Алюминий довольно средне справляется с мягкой пайкой (пайка оловянно-свинцовым припоем), неплохо справляется с пайкой цинком. При конструировании приборов стоит помнить, что проще соединить провод с алюминиевым шасси, вкрутив его в запрессованную стойку, чем паять. В твердых сортах алюминия (6061, 6082, 7075) можно нарезать прямую резьбу.

Алюминий можно сваривать аргоном, но только сварка TIG переменным током дает хороший шов. Постоянная смена полярности разрушает оксидный слой, который в противном случае попал бы в сварной шов. Учитывайте это при выборе сварочного аппарата для своей мастерской, если вам может понадобиться сваривать алюминий.

Опять же, важный момент. Алюминиевые и медные провода нельзя соединять напрямую! Для соединения медных и алюминиевых проводов используйте промежуточный металл, например, стальной зажим.

Источники поставок

В крупных магазинах DIY (OBI, Leroy Merlin, Castorama) обычно имеются алюминиевые профили различных размеров и форм. Хорошим источником может быть штампованная алюминиевая посуда – она очень дешевая и имеет разнообразные формы. Обратите внимание на рейтинги. Если вам нужна сталь 6061, не говоря уже о 7075, вам придется покупать ее у компании, специализирующейся на металлах. опубликовано econet.co.uk

Понравилась ли вам статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Подписывайтесь на наш FB:

Рисунок 3: Эксперимент Стюарта-Толмана

Что такое электричество и как оно создается ⋆ diodov.net

Электроника – замечательная прикладная и теоретическая наука, которая с каждым днем набирает обороты, распространяется и внедряется во все отрасли промышленности. Его изучение следует начинать с самых общих понятий и физических процессов. Знание которых, в будущем, облегчит понимание принципов работы различных электронных устройств и оборудования. Первое понятие, которое мы должны усвоить, – что такое электричество?

Открытие электричества

Свойства электричества были впервые обнаружены более 2500 лет назад древним философом Фалесом Милетским, когда он натер янтарь шерстью.

Внимательный философ заметил, что мелкие предметы притягиваются к уже потертому драгоценному камню. Однако, согласно логике, сформированной на уровне знаний того времени, все предметы должны были притягиваться к земле, то есть падать на землю под действием силы тяжести.

Но янтарь, натертый шерстью, приобретал какое-то загадочное свойство, названное впоследствии зарядом, который создавал силу, превышающую земное притяжение. И эта сила была названа “электричеством”.

Поскольку слово “электрон” переводится с греческого как “янтарь”, электричество можно буквально перевести как янтарь.

В древности считалось, что только янтарь обладает каким-то таинственным свойством, способным при натирании шерстью притягивать легкие предметы, преодолевая силу земного притяжения. Однако сейчас такой эксперимент можно повторить довольно легко, взяв вместо камня пластиковую палочку и потерев ее об одежду с шерстью. Затем, когда вы поднесете натертую палочку близко к маленьким кусочкам бумаги, под действием электрических сил кусочки бумаги будут притягиваться к палочке.

Давайте извлечем из вышесказанного два важных момента:

1. Только когда вы трете пластиковую палочку о шерсть, она приобретает определенные свойства.
2. Полученные свойства приводят к возникновению силы, которая притягивает листы бумаги к палке.

Теперь мы четко знаем, на какие вопросы нужно ответить, чтобы понять, что такое электричество.

Давайте рассмотрим физику происходящего процесса. И первое, что нам нужно для анализа того, что происходит с веществом (в данном случае с пластиком и шерстью), – это знать о структуре каждого вещества. Мы заранее принимаем обобщения и упрощения, но они не должны искажать суть предмета.

Структура атома

Давайте начнем. Любое вещество, будь то дерево, камень, стекло или вода, состоит из более мелких элементов, называемых молекулами. Капля воды, например, состоит из множества отдельных молекул с хорошо известной химической формулой h3O. Молекула вещества может быть разделена на еще более мелкие частицы – например. атомы.

Когда-то считалось, что атом – это самая маленькая частица, встречающаяся в природе, и его нельзя разложить на более мелкие элементы. Именно поэтому слово “атом” переводится с древнегреческого как “неделимый”.

В настоящее время известно всего около сотни различных атомов, но они могут образовывать миллионы различных молекул и, соответственно, столько же различных веществ. Например, молекула воды h3O состоит из двух атомов водорода H и одного атома кислорода O.

Со временем, после многих кропотливых экспериментов, ученые пришли к выводу, что существуют еще более мелкие частицы.

Планетарная модель атома

Ядро считается центральным и самым тяжелым элементом атома. Вокруг ядра электроны движутся по различным орбитам на разных расстояниях. Ядро не является полноценным элементом, а состоит из протонов и нейтронов.

Электроны имеют отрицательный заряд, а протоны – положительный. Нейтрон не проявляет свойств ни одного из зарядов, то есть он нейтрален, отсюда и его название.

Для упрощения некоторых процессов была использована планетарная модель атома. По аналогии с Солнцем, вокруг которого вращаются планеты, в атоме электроны движутся вокруг ядра. Но электрон – это не какая-то компактная частица, а россыпь энергии, рассеянная в пространстве подобно сплющенной шаровой молнии.

Масса протона примерно в 2000 раз больше массы электрона. Но суммарный положительный электрический заряд всех протонов равен суммарному отрицательному заряду всех электронов. Поэтому в нормальных условиях (по умолчанию) атом электрически нейтрален, и никакие силы не ощущаются вне его. Положительные и отрицательные заряды нейтрализуют друг друга.

В периодической таблице химических элементов, известной нам как Периодическая таблица элементов, все атомы расположены в строгом порядке от самого легкого до самого тяжелого, в соответствии со значением их относительной атомной массы, большую часть которой составляют протоны. Нейтроны также имеют массу, но мы не будем говорить о них, поскольку они не имеют видимого электрического заряда.

Водород – самый легкий химический элемент, поэтому он занимает первое место в таблице Менделеева. Атом водорода имеет один протон и один электрон. Другие химические элементы имеют несколько протонов в ядре. А электроны движутся вокруг ядра по нескольким орбитам.

Чем ближе электрон к ядру, тем сильнее он притягивается к протону. Электроны на самых удаленных орбитах имеют самую слабую электрическую связь с протонами.

Если атому придать внешнюю энергию, например, нагреть его, то под воздействием избыточной энергии электрон может покинуть свою орбиту и, следовательно, атом.

Однако электрон может не только покинуть свой атом, но и занять место на орбите другого атома. Те электроны, которые находятся на самой дальней орбите от ядра, имеют практическое применение в электронике, поскольку они могут легко покинуть свою орбиту и стать свободными при наличии дополнительной энергии. А свободный электрон уже может выполнять полезную работу, когда он движется.

Положительные и отрицательные ионы

Как мы уже отмечали, атом по умолчанию электрически нейтрален: положительные и отрицательные заряды равны и компенсируют друг друга. Но как только хотя бы один электрон покидает свое место в атоме, суммарный положительный электрический заряд протонов перевешивает отрицательный заряд всех остальных электронов, поэтому такой атом в целом обладает свойством положительного заряда и называется положительный ион.

Если атом получает дополнительный электрон, он будет иметь преобладающий отрицательный заряд. В этом случае атом называется отрицательный ион.

Следует отметить, что положительный или отрицательный заряд будет иметь не только атом, но и молекула, а значит, и вещество, которое содержит атом.

Электрификация

Процесс приобретения дополнительного электрона или, наоборот, потери электрона называется электрификация. Если тело имеет избыток или недостаток электронов, т.е. выраженный заряд любого знака, то говорят, что оно наэлектризовано.

Экспериментально установлено, что заряды одного знака отталкиваются друг от друга, а заряды разных знаков притягиваются. Подобный эксперимент можно повторить следующим очень знакомым способом: подвесить на нити два металлических шарика, которые изначально имеют нейтральный заряд. Затем придайте одному шарику положительный заряд, а другому – отрицательный. В результате шарики будут притягиваться друг к другу. Если двум шарам придать заряд одинакового знака, они будут отталкиваться друг от друга.

Теперь пришло время вернуться к нашему эксперименту по натиранию пластиковой ваты на палочке. Когда пластик трется, в результате сил трения электроны в атомах шерсти получают определенную энергию, под воздействием которой они покидают свои атомы и занимают место на орбитах атомов пластика. В результате пластиковая палочка заряжается отрицательно, благодаря избытку электронов из шерсти.

Когда стеклянную палочку натирают шелком, происходит обратное. Электроны из поверхностного слоя стекла покидают палочку. В этом случае стеклянный стержень приобретает положительный заряд, перевешивающий суммарный заряд протонов.

Поэтому изменение числа электронов в верхних слоях этих материалов при трении называется электрификация за счет трения.

Следует отметить, что только очень небольшая часть атомов отдает свои электроны в результате трения. Даже если мы скажем, что одна миллиардная часть атома остается без электронов на своей внешней орбите, это все равно будет слишком большим преувеличением, так что масса наэлектризованных тел остается практически неизменной.

Следует также отметить, что электроны нигде не возникают и никуда не уходят, а только переходят от атомов одного тела к атомам другого тела.

В нашем эксперименте мы использовали стекло, пластик, шерсть и шелк. Электроны проходят через эти материалы очень плохо, поэтому они являются хорошими диэлектриками – материалами, которые, в отличие от проводников, очень плохо проводят электричество.

Серебро – дорогой металл и мало применяется в электротехнике, но медь используется в огромных количествах для изготовления проводов, кабелей, шин и других электротехнических изделий. Электропроводность алюминия в 1,7 раза ниже, чем у меди, поэтому алюминий используется в электротехнике реже, чем медь.

Классификация материалов по их способности проводить электричество

Когда электричество вошло в нашу жизнь, мало кто знал о его свойствах и параметрах, а в качестве проводников использовались различные материалы, было заметно, что при одном и том же напряжении источника тока, на приемнике присутствовало разное значение напряжения. Понятно, что на это влияет тип материала, используемого в качестве проводника. Когда ученые рассмотрели эту проблему, они пришли к выводу, что носителями заряда в материале являются электроны. А способность проводить электричество определяется наличием свободных электронов в материале. Они обнаружили, что некоторые материалы имеют большое количество таких электронов, а другие – ни одного. Следовательно, есть материалы, которые хорошо проводят электричество, а другие – нет.
Исходя из этого, все материалы были разделены на три группы:

Каждая из этих групп нашла широкое применение в электротехнике.

Проводники

Проводники это материалы, которые хорошо проводят электричество и используются в проводах, кабелях, контактных проводах, обмотках, шинах, проводниках и шинах. Подавляющее большинство электрооборудования и аппаратуры изготавливается из токопроводящих материалов. Мало того, без этих веществ не могла бы существовать вся электроэнергетика. В группу проводников входят все металлы, некоторые жидкости и газы.

Стоит также отметить, что среди проводников есть сверхпроводники, сопротивление которых практически равно нулю, такие материалы очень редки и дороги. И проводники с высоким сопротивлением – вольфрам, молибден, нихром и т.д. Такие материалы используются для изготовления резисторов, нагревательных элементов и катушек лампочек.

Однако львиная доля электротехнической промышленности принадлежит обычным проводникам: меди, серебру, алюминию, стали и различным сплавам этих металлов. Эти материалы нашли самое широкое и большое применение в электротехнике, особенно медь и алюминий, поскольку они относительно дешевы и их использование в качестве проводников электричества наиболее приемлемо. Даже медь имеет ограниченное применение; она используется для обмотки проводов, многожильного провода и более сложных применений, а медные шинные провода встречаются еще реже. С другой стороны, алюминий считается королем электрических проводников, хотя он имеет более высокое удельное сопротивление, чем медь, но это компенсируется его очень низкой стоимостью и устойчивостью к коррозии. Он широко используется в энергетике, кабельной продукции, воздушных линиях, шинопроводах, обычных проводниках и т.д.

Полупроводники

ПолупроводникиЧто-то среднее между проводниками и полупроводниками. Их основная характеристика – зависимость от электрической проводимости при внешних условиях. Ключевым условием является наличие в материале различных примесей, которые позволяют им проводить электричество. Также при определенном расположении двух полупроводниковых материалов. Эти материалы были использованы для производства многих полупроводниковых приборов: диодов, светоизлучающих диодов, транзисторов, полупроводниковые приборы, полупроводники, тиристоры, стабилизаторы, различные микросхемы. Существует целая наука, посвященная полупроводникам и устройствам на их основе: электроника. Все компьютеры, мобильные устройства. Более того, практически все наши технологии содержат полупроводниковые компоненты.

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

Диэлектрики

Однако к последней группе материалов относятся диэлектрикиЭто вещества, которые не способны проводить электричество. К ним относятся древесина, бумага, воздух, нефть, керамика, стекло, пластмассы, полиэтилен, ПВХ, резина и т.д. Диэлектрики широко используются благодаря своим свойствам. Они используются в качестве изоляционного материала. Они защищают две токоведущие части от контакта друг с другом и предотвращают прямой контакт человека с этими частями. Роль диэлектриков в электротехнике не менее важна, чем роль проводников, поскольку они обеспечивают стабильную и безопасную работу всего электрического и электронного оборудования. Все диэлектрики имеют определенный предел, до которого они не могут проводить электричество, это называется напряжением пробоя. Это точка, в которой диэлектрик начинает проводить электричество, выделяется тепло и разрушается сам диэлектрик. Это значение напряжения пробоя различно для каждого диэлектрического материала и приводится в справочных материалах. Чем он выше, тем лучше считается диэлектрик, тем он надежнее.

Параметром, описывающим способность проводить электрический ток, является удельное сопротивление Rединица измерения [ом] и проводимость, обратная величина сопротивления. Чем выше этот параметр, тем хуже материал проводит электричество. Для проводников он варьируется от нескольких десятых до сотых долей ома. Диэлектрики имеют сопротивление до десятков миллионов Ом.

Все три типа материалов широко используются в электротехнике и электротехнологиях. Они также тесно связаны друг с другом.

18 различных типов металла — факты и применение

Многое произошло со времен бронзового века. Существуют тысячи различных типов и марок металла, и каждая из них разработана для очень специфических применений. Каждый день вы регулярно сталкиваетесь с десятками видов металлов. Вот интересное руководство, которое расскажет вам о некоторых из этих распространенных металлов и о том, где вы их найдете.

Сталь

Это, несомненно, самый распространенный металл в современном мире.

Сталь по определению — это железо смешанное с углеродом. Это соотношение обычно составляет около 99% железа и 1% углерода, хотя это соотношение может немного варьироваться.

Интересный факт: в 2017 году в мире было произведено более 1,8 миллиарда тонн стали (половина из которых была произведена в Китае). Средний африканский слон весит около 5 тонн. Если бы вы сложили слонов друг на друга, чтобы сформировать своеобразный мост на Луну (что на самом деле невозможно), он все равно был бы не таким тяжелым, как вес стали, производимой каждый год.

На самом деле существует много разных видов стали. Вот обзор основных типов:

Углеродистая сталь

Это базовая сталь, состоящая из углерода и железа, хотя в нее могут быть добавлены и другие элементы в очень небольшом количестве.

Три основные категории — это сталь с низким, средним и высоким содержанием углерода. Больше углерода — сталь будет тверже и прочнее. Меньше углерода — дешевле, мягче и проще в производстве.

Углеродистая сталь чаще всего используется в качестве конструкционного строительного материала, в простых механических компонентах и ​​в различных инструментах.

Легированная сталь

Считайте, что это генетически модифицированная сталь. Легированная сталь производится путем добавления других элементов в смесь. Это изменяет свойства и, по сути, делает металл настраиваемым. Это чрезвычайно распространенный тип металла, поскольку его производство, как правило, остается очень дешевым.

Обычные легирующие элементы для стали включают марганец, ванадий, хром, никель и вольфрам. Каждый из этих элементов по-разному изменяет свойства металла.

Например, легирование стали может придать дополнительную прочность высокопроизводительным шестерням, повысить коррозионную и износостойкость медицинских имплантатов, а также увеличить давление, которое могут выдержать трубопроводы. В целом, сталь считается «рабочей лошадкой» в мире металлов.

Нержавеющая сталь

Технически это разновидность легированной стали, но существует так много её видов в таких огромных количествах, что обычно ей присваивается отдельная категория. Эта сталь специально ориентирована на устойчивость к коррозии.

В основном это просто сталь с заметным количеством хрома. При коррозии хром создает супертонкий слой, замедляющий образование ржавчины. Если вы сотрете этот барьер, тут же образуется новый.

Вы можете увидеть много изделий из нержавеющей стали на кухне: ножи, столы, посуда, все, что соприкасается с пищей.

Не очень приятный факт: если что-то сделано из нержавеющей стали, это не значит, что оно не может ржаветь. Различные составы в разной степени предотвращают ржавление. Нержавеющая сталь, которая используемая в соленой воде, должна быть особенно устойчивой к коррозии, чтобы не гнить. Но все виды нержавеющей стали ржавеют, если за ними не ухаживать должным образом.

Железо (кованое или литое)

Несмотря на то, что это супер-старомодный металл (особенно распространенный в «железный век»), он все еще имеет множество современных применений.

Во-первых, это основной ингредиент стали. Но помимо этого, вот несколько других областей применения и объяснение того, почему используется железо:

• Посуда (например, сковороды) — пористая поверхность позволит кулинарным маслам пригореть и создать естественную антипригарную поверхность.
• Дровяные печи — чугун имеет чрезвычайно высокую температуру плавления, поэтому печь может выдерживать высокие температуры.
• Основания и рамы для тяжелой техники — этот тяжелый металл снижает вибрацию и обеспечивает жесткость

Интересный факт: железо — шестой по распространенности элемент во Вселенной.

Алюминий

Что касается металлов, то это действительно современный металл. Впервые алюминий был произведен в 1825 году, и с тех пор он стал основой для некоторых крупных достижений.

Например, из-за своего удивительного отношения прочности к весу это металл, который в значительной степени ответственен за полет и доставку человека на Луну. Он легко формируется (податлив) и не ржавеет, что делает его отличным средством для изготовления банок из-под газировки. И, что (возможно), самое главное, из него можно сделать очень тонкий лист, который можно использовать для приготовления барбекю из свежевыловленной рыбы до идеального состояния.

Хотя процесс производства алюминия немного сложнее, чем некоторых других металлов, на самом деле это чрезвычайно распространенный металл. Это самый распространенный цветной металл (не содержащий железа) на планете.

Хотя он не ржавеет, он окисляется. На самом деле железо — единственный металл, который по определению «ржавеет». При контакте с солью алюминий подвержен коррозии. Однако он не подвержен коррозии при контакте с водой. Это делает алюминий действительно полезным для изготовления таких вещей, как пресноводные лодки.

Магний

Магний — действительно классный металл. Он весит примерно на 2/3 меньше алюминия и обладает сравнимой прочностью. Благодаря этому он становится все более распространенным.

Чаще всего его можно встретить в виде сплава. Это означает, что его смешивают с другими металлами и элементами, чтобы получить гибридный материал со специфическими свойствами. Это также может облегчить его использование в производственных процессах.

Одно из самых популярных применений магния — автомобильная промышленность. Магний считается шагом вперед по сравнению с алюминием, когда речь идет о высокопрочном снижении веса, и он не является астрономически более дорогим.

В некоторых случаях магний можно увидеть в колесных дисках, блоках двигателя и коробках передач.

Однако у магния есть недостатки. По сравнению с алюминием он легче подвержен коррозии. Например, он подвергнется коррозии при контакте с водой, в то время как алюминий не ржавеет.

В целом он стоит примерно вдвое дороже алюминия, но в целом быстрее обрабатывается на производстве.

Интересный факт: магний очень огнеопасен и горит очень горячо. Металлическую стружку, опилки и порошок необходимо тщательно утилизировать во избежание взрыва.

Медь

Медь — еще один старомодный металл. Сегодня вы часто будете видеть его в виде сплава (подробнее об этом позже) или в достаточно чистом состоянии.

Распространенное применение — электроника, водопроводные трубы и гигантские статуи, олицетворяющие свободу. На меди образуется патина, или окисленный слой, который фактически предотвращает дальнейшую коррозию. По сути, она позеленеет и перестанет коррозировать. Благодаря этому она может прослужить века.

Статуя Свободы сделана из меди и покрыта патиной или оксидным слоем, что придает ей зеленовато-голубой оттенок.

Латунь

Латунь на самом деле представляет собой сплав меди и цинка. Полученный желтый металл действительно полезен по ряду причин.

Его золотистый цвет делает его очень популярным для декора. Этот металл часто используется в антикварной мебели в качестве ручек.

Он также чрезвычайно пластичен, что означает, что его можно выковать и сформировать. Вот почему он используется для медных духовых инструментов, таких как тубы, трубы и тромбоны.

Латунь также является отличным материалом для подшипников, поскольку она хорошо скользит по другим металлам.

Еще одно отличное свойство латуни — она ​​никогда не искрится. Например, стальной молоток может вызвать искру, если по нему ударить определенным образом. Латунный молоток этого не делает. Это означает, что латунные инструменты отлично подходят для областей, где могут находиться легковоспламеняющиеся газы, жидкости или порошки.

Бронза

Этот металл изготавливается в основном из меди, но также содержит около 12% олова. В результате получается металл, более твердый и прочный, чем обычная медь.

Бронза также может быть сплавом с другими элементами. Например, распространенными легирующими элементами являются алюминий, никель, цинк и марганец. Каждый из них может очень заметно изменить металл.

Бронза имеет огромное историческое значение (например в бронзовом веке), и её легко отличить. Часто её можно увидеть в массивных церковных колоколах. Бронза твердая и прочная, поэтому при ударе не трескается и не гнется, как другие металлы. Кроме того, она лучше звучит.

Современное использование бронзы включает в себя скульптуры и произведения искусства, пружины и подшипники, а также гитарные струны.

Интересный факт: бронза была первым искусственным сплавом.

Цинк

Это интересный металл, потому что он очень полезен. Сам по себе он имеет довольно низкую температуру плавления, что делает его очень простым в отливке. Материал легко течет при плавлении, а получаемые изделия получаются относительно прочными. Его также очень легко расплавить, чтобы переработать.

Цинк — действительно распространенный металл, который используется в покрытиях для защиты других металлов. Например, часто можно увидеть оцинкованную сталь, которая в основном представляет собой просто сталь, смоченную в цинке. Это помогает предотвратить ржавление.

Интересный факт: ежегодно производится около 12 миллионов тонн цинка, половина из которых идет на цинкование.

Титан

Это действительно потрясающий современный металл. Впервые он был обнаружен в 1791 году, впервые создан в чистом виде в 1910 году и впервые изготовлен вне лаборатории в 1932 году.

Титан на самом деле очень распространен (седьмой по распространенности металл на Земле), но его действительно сложно очистить. Вот почему этот металл такой дорогой. Но он также очень ценен:

• Титан биосовместим, а это означает, что ваше тело не будет сопротивляться и отвергать его. Медицинские имплантаты обычно изготавливают из титана.
• Его соотношение прочности к весу выше, чем у любого другого металла. Это делает его чрезвычайно ценным для всего, что летает.
• Он действительно устойчив к коррозии.
• Нитрид титана (титан, прореагировавший с азотом в высокоэнергетическом вакууме) — это безумно твердое покрытие с низким коэффициентом трения, которое наносится на металлические режущие инструменты.

Интересный факт: титан сопротивляется коррозии потому, что он мгновенно вступает в реакцию с кислородом, создавая очень тонкий и прочный барьер, защищающий металл. Если соскрести барьер, мгновенно образуется новый.

Еще один забавный факт: титан не встречается в природе сам по себе. Он всегда соединен с другим элементом.

Вольфрам

Вольфрам имеет самую высокую температуру плавления и самый высокий предел прочности на разрыв среди всех чистых металлов. Это делает его чрезвычайно полезным.

Около половины всего вольфрама используется для производства карбида вольфрама. Это безумно твердый материал, который используется для изготовления режущих инструментов (для горнодобывающей и металлообрабатывающей промышленности), абразивов и тяжелого оборудования. Он может легко резать титан и высокотемпературные сверхпрочные сплавы.

Он получил свое название от шведских слов «вольфрам», что означает «тяжелый камень». Его плотность примерно в 1,7 раза выше плотности свинца.

Вольфрам также является популярным легирующим элементом. Поскольку его температура плавления очень высока, его часто сплавляют с другими элементами для изготовления таких вещей, как сопла ракет, которые должны выдерживать экстремальные температуры.

Адамантий

Его не существует. К счастью.

Никель

Никель — очень распространенный элемент, который используется повсеместно. Чаще всего он применяется в производстве нержавеющей стали, где он повышает прочность и коррозионную стойкость металла. На самом деле, почти 70% никеля в мире используется для производства нержавеющей стали.

В составе пятицентовой американской монеты никель составляет 25%.

Никель также является распространенным металлом, используемым для нанесения покрытий и легирования. Его можно использовать для покрытия лабораторного и химического оборудования, а также всего, что требует действительно гладкой, полированной поверхности.

Интересный факт: никель получил свое название из немецкого фольклора средневековой эпохи. Никелевая руда очень похожа на медную, но когда старые шахтеры не смогли получить из нее медь, они обвинили в этом озорного призрака по имени Никель.

Кобальт

Этот металл издавна использовался для получения синего пигмента в красках и красителях. Сегодня он в основном используется для изготовления износостойких, высокопрочных стальных сплавов.

Сам по себе кобальт очень редко добывают, на самом деле это побочный продукт производства меди и никеля.

Олово

Олово очень мягкое и ковкое. Оно используется в качестве легирующего элемента для изготовления таких вещей, как бронза (1/8 часть олова и 7/8 части меди).

Забавный факт: когда вы сгибаете брусок олова, вы можете услышать нечто, называемое «оловянным криком». Это звонкий звук реорганизации кристаллической структуры (так называемое двойникование).

Свинец

Свинец действительно мягкий и податливый, а также очень плотный и тяжелый. У него очень низкая температура плавления.

В 1800-х годах было обнаружено, что свинец на самом деле является довольно токсичным веществом. Вот почему в наше время это не так распространено, хотя не так давно его все еще находили в красках и пулях.

Свинец — это нейротоксин, который, помимо прочего, может вызывать повреждение мозга и проблемы с поведением.

Тем не менее, у него все еще есть современные применения. Например, он отлично подходит для защиты от радиации. Его также иногда добавляют в медные сплавы, чтобы облегчить их резку. Смесь свинца и меди часто используется для улучшения характеристик подшипников.

Кремний

С технической точки зрения кремний — это металлоид. Это означает, что он обладает как металлическими, так и неметаллическими качествами.

Например, он похож на металл. Он прочный, блестящий, гибкий и имеет высокую температуру плавления. Однако он ужасно проводит электричество. Отчасти поэтому он не считается полноценным металлом.

Тем не менее, этот элемент часто встречается в металлах. Его использование для легирования может сильно изменить свойства металла. Например, добавление кремния в алюминий облегчает его сварку.

Если вам понравилась статья, то ставьте лайк, делитесь ею со своими друзьями и оставляйте комментарии!

PhysBook:Электронный учебник физики — PhysBook

Содержание

• 1 Учебники
• 2 Механика
  • 2.1 Кинематика
  • 2.2 Динамика
  • 2. 3 Законы сохранения
  • 2.4 Статика
  • 2.5 Механические колебания и волны
• 3 Термодинамика и МКТ
  • 3.1 МКТ
  • 3.2 Термодинамика
• 4 Электродинамика
  • 4.1 Электростатика
  • 4.2 Электрический ток
  • 4.3 Магнетизм
  • 4.4 Электромагнитные колебания и волны
• 5 Оптика. СТО
  • 5.1 Геометрическая оптика
  • 5.2 Волновая оптика
  • 5.3 Фотометрия
  • 5.4 Квантовая оптика
  • 5.5 Излучение и спектры
  • 5.6 СТО
• 6 Атомная и ядерная
  • 6.1 Атомная физика. Квантовая теория
  • 6.2 Ядерная физика
• 7 Общие темы
• 8 Новые страницы

Здесь размещена информация по школьной физике:

1. материалы из учебников, лекций, рефератов, журналов;
2. разработки уроков, тем;
3. flash-анимации, фотографии, рисунки различных физических процессов;
4. ссылки на другие сайты

и многое другое.

Каждый зарегистрированный пользователь сайта имеет возможность выкладывать свои материалы (см. справку), обсуждать уже созданные.

Учебники

Формулы по физике – 7 класс – 8 класс – 9 класс – 10 класс – 11 класс –

Механика

Кинематика

Основные понятия кинематики – Прямолинейное движение – Криволинейное движение – Движение в пространстве

Динамика

Законы Ньютона – Силы в механике – Движение под действием нескольких сил

Законы сохранения

Закон сохранения импульса – Закон сохранения энергии

Статика

Статика твердых тел – Динамика твердых тел – Гидростатика – Гидродинамика

Механические колебания и волны

Механические колебания – Механические волны

---

Термодинамика и МКТ

МКТ

Основы МКТ – Газовые законы – МКТ идеального газа

Термодинамика

Первый закон термодинамики – Второй закон термодинамики – Жидкость-газ – Поверхностное натяжение – Твердые тела – Тепловое расширение

---

Электродинамика

Электростатика

Электрическое поле и его параметры – Электроемкость

Электрический ток

Постоянный электрический ток – Электрический ток в металлах – Электрический ток в жидкостях – Электрический ток в газах – Электрический ток в вакууме – Электрический ток в полупроводниках

Магнетизм

Магнитное поле – Электромагнитная индукция

Электромагнитные колебания и волны

Электромагнитные колебания – Производство и передача электроэнергии – Электромагнитные волны

---

Оптика.

СТО

Геометрическая оптика

Прямолинейное распространение света. Отражение света – Преломление света – Линзы

Волновая оптика

Свет как электромагнитная волна – Интерференция света – Дифракция света

Фотометрия

Фотометрия

Квантовая оптика

Квантовая оптика

Излучение и спектры

Излучение и спектры

СТО

СТО

---

Атомная и ядерная

Атомная физика. Квантовая теория

Строение атома – Квантовая теория – Излучение атома

Ядерная физика

Атомное ядро – Радиоактивность – Ядерные реакции – Элементарные частицы

---

Общие темы

Измерения – Методы решения – Развитие науки- Статья- Как писать введение в реферате- Подготовка к ЕГЭ — Репетитор по физике

Новые страницы

Запрос не дал результатов.

Проводит ли нержавеющая сталь электричество?

Все мы используем в повседневной жизни изделия из нержавеющей стали. Но задумывались ли вы когда-нибудь, почему мы используем его вместо стали?

Ну, нержавеющая сталь очень устойчива к ржавчине, что делает ее очень полезной для промышленных целей. Вы когда-нибудь задумывались о его электропроводности?

Нержавеющая сталь проводит электричество? Да, это так. Поскольку нержавеющая сталь представляет собой металлический сплав, она обладает свойством проводить электричество, но не так прочна, как медь или алюминий. Следовательно, нержавеющая сталь является плохим проводником электричества. В то время как углеродистая сталь имеет удельное сопротивление в восемь раз выше, чем у меди, нержавеющая сталь имеет удельное сопротивление в 40 раз выше, чем у меди.

Знаете ли вы, что нержавеющая сталь бывает разных видов?

Каждый вид нержавеющей стали имеет свою особенность. В этой статье мы обсудим характеристики нержавеющей стали как проводника электричества.

Но прежде чем мы перейдем к этому, мы также расскажем вам, из чего он состоит химически. Кроме того, вы точно знаете, что такое электропроводность?

Оставайтесь с нами до конца, чтобы удовлетворить свое любопытство.

 

Что такое нержавеющая сталь?

Нержавеющая сталь представляет собой сплав, состоящий в основном из железа и хрома, а также других элементов, таких как никель. Он состоит примерно из 10-30 процентов хрома.

Конкретные компоненты из нержавеющей стали зависят от типа нержавеющей стали, которую мы хотим, а также от цели, для которой она требуется.

Некоторые другие элементы, добавленные в этот сплав: алюминий, медь, титан, никель, молибден, азот, сера, фосфор и селен.

Эти добавки улучшают коррозионную стойкость, придают особые свойства и защищают нержавеющую сталь от ржавчины.

Знаете ли вы, что нержавеющая сталь почти на 100 % пригодна для вторичной переработки? Его можно перерабатывать бесконечное количество раз. Именно это качество сплава делает его «зеленым материалом».

Нержавеющая сталь — экологически чистый материал, поскольку она представляет собой инертный сплав и, следовательно, нейтральна для окружающей среды.

Кроме того, он не выделяет токсинов, загрязняющих окружающую среду.

Можно сказать, что нержавеющая сталь является благом как для природы, так и для человека. Он обладает превосходной эстетической привлекательностью, долговечностью, прочностью и простотой обслуживания, что делает его идеальным материалом для использования в промышленности, строительстве, транспорте, исследованиях и логистике.

Теперь давайте рассмотрим различные типы и марки нержавеющей стали и узнаем, чем они отличаются друг от друга.

 

Типы нержавеющей стали

Большинство из вас уже должно знать, что нержавеющая сталь в основном используется из-за ее коррозионной стойкости и отсутствия ржавчины.

Но если у него только эта цель, зачем ему разные виды? Это то, что мы собираемся выяснить в этом разделе.

Существует пять основных категорий нержавеющей стали, позволяющих выдерживать различные ситуации и условия.

Эти категории классифицируются на основе их микроструктуры.

1. Аустенитная нержавеющая сталь

Аустенитная нержавеющая сталь представляет собой разновидность нержавеющей стали, основная микроструктура которой состоит из аустенита. Вы имеете представление о том, что означает аустенит?

Аустенит представляет собой твердый раствор, содержащий железо и углерод. Это решение возникает, когда критическая температура поднимается выше 723 градусов по Цельсию.

Эта нержавеющая сталь на 70% состоит из аустенита и содержит не менее 16% хрома и 6% никеля. Для формирования аустенитной микроструктуры используют аустенитные стабилизаторы. Это немагнитный сплав.

Его впечатляющие свойства включают устойчивость к чрезвычайно высоким температурам и демонстрацию высокого уровня прочности и ударной вязкости.

2. Ферритная нержавеющая сталь

Ферритная нержавеющая сталь — это тип нержавеющей стали, в состав которой входит только хром. Он содержит от 10,5 до 18 процентов хрома. По сравнению с аустенитной нержавеющей сталью она демонстрирует плохие технологические характеристики

и более низкую коррозионную стойкость.

Тогда что же в этом такого замечательного? Ну по инженерным возможностям она лучше аустенитной нержавейки, да еще и магнитная. Кроме того, его устойчивость к коррозии под напряжением довольно хороша.

3. Дуплексная нержавеющая сталь

Дуплексная нержавеющая сталь представляет собой комбинацию аустенитной и ферритной нержавеющей стали. Эта нержавеющая сталь содержит большое количество хрома и небольшое количество никеля.

Поскольку дуплексная нержавеющая сталь представляет собой комбинацию аустенитной и ферритной нержавеющей стали, она обладает свойствами обоих типов нержавеющей стали.

Благодаря силе этой комбинации он обладает свойствами как высокой прочности на растяжение, так и хорошей свариваемости.

Несмотря на то, что дуплексная нержавеющая сталь обладает хорошей коррозионной стойкостью под напряжением, ферритная нержавеющая сталь лучше в этой области. Его ударная вязкость ниже, чем у аустенитного типа, но выше, чем у ферритного типа.

4. Мартенситная нержавеющая сталь

Мартенситная нержавеющая сталь представляет собой разновидность нержавеющей стали, которая содержит большое количество углерода и небольшое количество хрома.

Даже если аустенитная, ферритная и мартенситная нержавеющая сталь имеют одинаковое содержание хрома и сплава, мартенситная нержавеющая сталь демонстрирует более низкую коррозионную стойкость.

Обладает впечатляющим свойством высокой прокаливаемости. Угадай, что? Его свойства могут даже улучшиться при термической обработке.

5. Нержавеющая сталь дисперсионного твердения

Нержавеющая сталь дисперсионного твердения представляет собой разновидность нержавеющей стали, обладающую свойствами как аустенитной, так и мартенситной нержавеющей стали.

Прекрасным доказательством этой комбинации является его способность затвердевать и развивать высокую прочность на растяжение при термообработке.

Упрочнение этого типа нержавеющей стали достигается путем добавления одной или нескольких добавок, таких как медь, алюминий и титан.

Никель и хром присутствуют в качестве легирующих элементов в этом виде нержавеющей стали. Особенно это касается высокоскоростных устройств, таких как лопатки турбин.

 

Марки нержавеющей стали

Система Американского института чугуна и стали (AISI) используется для обозначения различных марок нержавеющей стали.

Эта система нумерует различные металлические сплавы трехзначными числами, начиная с 2, 3 и 4.

Серия 200

Серия 200 состоит из аустенитной нержавеющей стали, содержащей марганец. Этот сорт имеет низкое содержание никеля (менее 5 процентов).

Серия 200 используется для производства столовых приборов, стиральных машин и т.д.

Серия 300

Серия 300 находит свое применение в аустенитных нержавеющих сталях, содержащих никель, углерод и молибден.

В то время как молибден улучшает устойчивость к коррозии в кислой среде, никель повышает его пластичность.

Серия 300 находит свое применение в автомобильной промышленности, ювелирном деле и т.д.

Серия 400

Нержавеющая сталь серии 400 состоит из мартенситной и ферритной нержавеющей стали. Он может подвергаться термической обработке и обеспечивает высокую прочность и коррозионную стойкость. Однако его способность противостоять коррозии ниже, чем у серии 300.

Серия 400 используется в качестве декоративной стали, а также для отделки автомобилей.

 

Что такое электропроводность?

Говоря простым языком, электропроводность — это способность материала проводить ток.

Это атрибут, который говорит нам, насколько хорошо тот или иной материал может проводить электричество.

Электропроводность также определяется величиной напряжения, необходимой для протекания определенного количества электрического тока.

Обозначается символом σ и измеряется в Сименсах на метр или См/м.

Вещества с высокой электропроводностью, такие как алюминий и медь, называются проводниками, а вещества с меньшей проводимостью или вообще без нее, например резина, называются изоляторами.

Электропроводность и удельное электрическое сопротивление тесно связаны между собой. Это связано с тем, что электропроводность обратна или обратна удельному электрическому сопротивлению.

Следующие формулы могут объяснить их соотношение:

σ = 1/ρ

где σ – электропроводность, а ρ – удельное электрическое сопротивление.

Теперь для материала с одинаковой площадью поперечного сечения удельное сопротивление равно:

ρ = RA/l

, где R — электрическое сопротивление, A — площадь поперечного сечения, а l — длина материала.

Ниже приведен список металлов и металлических сплавов, ранжированных от лучших к худшим с точки зрения электропроводности:

Чистое серебро

Чистая медь

Чистое золото

2

3

30007 Алюминий

Zinc

Никель

Латунь

8

8

98

8

8

8

8

8

8

8

8

8

8

8

8

8

8

8

8

8

7 Сталь

Если внимательно просмотреть список, можно сделать вывод, что нержавеющая сталь имеет самую низкую электропроводность среди всех упомянутых выше металлов и металлических сплавов.

 

Электропроводность нержавеющей стали

Несмотря на то, что нержавеющая сталь представляет собой металлический сплав, она плохо проводит электричество, в отличие от большинства металлов. Он имеет электрическую проводимость, которая намного меньше, чем значение проводимости серебра и меди.

При 20 градусах Цельсия серебро и медь имеют электропроводность 6,30×10 7 См/м и 5,96×10 7 См/м соответственно, а нержавеющая сталь имеет электрическую проводимость 1,45×10 6 См/м .

Следовательно, самый проводящий металл, то есть серебро, имеет электропроводность почти в 60 раз выше, чем у нержавеющей стали.

Электропроводность нержавеющей стали может быть низкой, но она приводит к увеличению электрического контактного сопротивления (ECR) из-за наличия защитного оксидного слоя, ограничивающего ее функции при использовании в качестве электрических соединителей.

В качестве электрических соединителей в основном используются медные сплавы и соединители, покрытые никелем с более низкими значениями ECR.

Соединители из нержавеющей стали используются только тогда, когда требования к конструкции низкие, и требуется высокая коррозионная стойкость в таких условиях, как сильно окисляющая среда и высокие температуры.

Вам может быть интересно, что означает контактное сопротивление? Это сопротивление материала потоку электричества из-за поверхностных контактов.

Из приведенного выше списка ранжированных металлов и металлических сплавов видно, что даже углеродистая сталь имеет более высокую проводимость, чем нержавеющая сталь.

Знаете ли вы, что марки 304 и 316 являются наиболее распространенными марками нержавеющей стали, используемыми в электронной промышленности из-за их высокой коррозионной стойкости?

Нержавеющая сталь также используется в электрических шкафах для напольного монтажа, отдельно стоящих распределительных коробках и настенных креплениях.

 

Заключительные мысли

По мере того, как мы подходим к концу статьи, мы можем завершить первоначальный вопрос, сказав, что нержавеющая сталь является плохим проводником электричества по сравнению с другими металлами и металлическими сплавами. В качестве электрических соединителей используются марки нержавеющей стали 304 и 316.

Несмотря на низкую электропроводность, нержавеющая сталь очень полезна и успешно заменяет сталь в различных отраслях промышленности. Сталь может ржаветь, а нержавейка нет. Это приводит к увеличению срока годности всех изделий из нержавеющей стали.

Его долговечность, а также способность к переработке делают крайне важным для нас использовать его больше, вместо того чтобы истощать наши основные ресурсы.

Почему металлы проводят электричество? – Материаловедение и инженерия

Вы когда-нибудь задумывались, почему металлы проводят электричество? Возможно, вы задавались вопросом, почему металлы (и вода) являются одними из немногих электрических проводников, с которыми вы сталкиваетесь в повседневной жизни?

В этом посте я объясню, почему металлы являются такими хорошими проводниками электричества, а также объясню, как неметаллы, такие как вода и стекло, также могут стать проводниками.

Металлы проводят электричество, потому что у них есть «свободные электроны». В отличие от большинства других форм материи, металлическая связь уникален, потому что электроны не связаны с конкретным атомом. Это позволяет делокализованным электронам течь в ответ на разность потенциалов.

Контур

• Металлическое соединение
• Электрические свойства металлов
• Электропроводность металлов в зависимости от температуры
• Способы изменения электропроводности металла
• Почему вода проводит электричество? (ионная проводимость)
• Последние мысли
• Ссылки и дополнительная литература

Металлическое соединение

Честно говоря, я никогда полностью не понимал металлическое соединение до окончания школы (понимаю ли я это сейчас??) , ответ всегда был «потому что у металлической связи есть море электронов». Итак, краткий ответ таков: «металлы проводят электричество, потому что у них есть море делокализованных электронов, которые могут свободно уйти, как только почувствуют напряжение».

Что это значит? И почему у металлов есть это «море электронов», а у других материалов его нет?

Из-за квантовых взаимодействий все атомы металлов имеют общий внешний электрон. Вместо электронов, вращающихся вокруг определенного атома, электроны бродят по всей группе атомов металла. Это похоже на суперковалентную связь — электроны распределяются не между двумя атомами, а между всеми атомами.

«Модель электронного моря» — лучший способ описать это явление. Как вы, наверное, уже знаете, атомы металла выстроены в повторяющемся порядке (кристаллическая структура), а пространство между этими атомами и вокруг них заполнено электронами, которые могут свободно двигаться.

Так же, как ионы металла отдают электроны другому атому при ионной связи, ионы металла отдают те же самые электроны электронному морю при металлической связи. Na ⁺ означает, что кусок натрия будет иметь 1 электрон в электронном море на атом Na. Al ³⁺ означает, что металлический алюминий будет иметь 3 свободных электрона на атом алюминия. Если вам интересно, это видео иллюстрирует модель электронного моря и многое другое.

Металлическая связь удерживается вместе благодаря электростатическим силам: каждый атом заряжен положительно, а отрицательно заряженное «море» действует как клей, связывающий атомы вместе.

Эта связь — то, почему металлы обладают так много общих свойств, таких как

• Площадка
.

По сути, металлическая связь — это уникальный тип связи, возникающий в результате квантово-механических эффектов, благодаря которым металлы ведут себя как металлы.

Чтобы доказать, почему в металлах делокализованы электроны, можно прибегнуть к большому количеству сложной математики, но в определенный момент я просто должен сказать: 

Возможно, более интуитивный способ понять металлическую связь — это посмотреть на ленточные диаграммы .

Запрещенная зона

Диаграммы зон могут помочь нам понять проводники, полупроводники и изоляторы. Есть много особенностей зонной диаграммы, которые важны для полупроводников, но для этой статьи вам нужно знать только ширину запрещенной зоны .

Зонная диаграмма показывает возможные энергетические состояния электрона. Для отдельного элемента и электрона существуют очень специфические энергетические уровни, на которых может существовать электрон. Если энергия находится под напряжением, он может прыгать между этими состояниями, а если энергии достаточно, электрон даже может полностью покинуть атом. .

Поскольку у вас есть кусок металла с ужасающе большим количеством атомов и электронов, эти разрешенные энергетические состояния для каждого атома в основном сливаются в «полосу» постоянно разрешенных состояний. Это называется валентной зоной .

За валентной зоной находится зона проводимости . Зона проводимости — это совокупность энергетических состояний, в которых у электронов достаточно энергии, чтобы покинуть атом, с которым они связаны.

Ширина запрещенной зоны — это расстояние между этими валентными зонами и зонами проводимости. Разница между металлами, изоляторами и полупроводниками заключается в размере запрещенной зоны.

Металлы не имеют запрещенной зоны . Другими словами, зона проводимости и валентная зона перекрываются, поэтому атом не связан с каким-либо конкретным атомом. Если у него достаточно энергии, чтобы уйти, он просто уходит.

Полупроводники имеют небольшую ширину запрещенной зоны .
Это означает, что если у электронов недостаточно энергии, чтобы полностью перепрыгнуть через запрещенную зону, полупроводник вообще не проводит. Если энергии достаточно для преодоления этого барьера, материал проводит. Полупроводники очень полезны, потому что они могут действовать как переключатели, пропуская либо 0%, либо 100% тока.

Изоляторы имеют большую ширину запрещенной зоны .
Различие между изолятором и полупроводником немного расплывчато — у ученых нет простого значения, и если ширина запрещенной зоны больше этого значения, это изолятор. Эти термины практичны: все, что считается изолятором, имеет ширину запрещенной зоны, которая слишком велика, чтобы пересечь ее в реалистичном сценарии. Попытка пропустить слишком большой ток через множество изоляторов разрушит материал до того, как у электронов будет достаточно энергии, чтобы перепрыгнуть через запрещенную зону.

Type of Material	Material	Band Gap (eV)
Semiconductor	Si Ge GaN GaP GaAs	1.12 0.67 3.44 2.26 1.43
Insulator	diamond PE (polyethylene) SiO 2	5.47 8.8 8.9

Электрические свойства металлов

Основным электрическим свойством является электропроводность .

Проводимость измеряет количество электрического тока, которое материал может нести. Его также можно назвать «удельной проводимостью», и он является обратной величиной удельного сопротивления.

Проводимость определяется следующим уравнением.

n — плотность носителей, другими словами, сколько электронов приходится на площадь поперечного сечения.

q — электрический заряд каждого носителя, для электронов это —1.

— это подвижность, то есть скорость, с которой электрон может перемещаться в материале.

Это уравнение было обобщено для любой ситуации, связанной с электропроводностью (включая ионную проводимость), но в большинстве случаев носителями заряда являются просто электроны.

 По сути, проводимость — это количество электронов, которые могут пройти через провод за заданный промежуток времени.

Обычно, если инженеры могут изменить проводимость чего-либо, они изменяют подвижность электронов. Например, границы зерен могут рассеивать электроны, снижая скорость их движения по проводу. Осадки и легирующие элементы снижают проводимость по той же причине.

Некоторые примеры металлов с высокой и низкой проводимостью приведены в таблице ниже.

Верхние 5 металлов с самыми высокими Электрическая проводимость	Программность σ x 10 6 на 20 ° C/M) на 20 ° C/M) на 20 ° C/M) на 20 ° C/M) . Ag)	63,0
Медь (Co)	59,6
Золото (Au)	41.1
Aluminum (Al)	37.7
Calcium (Ca)	29. 8

9 0,69 9

Top 5 metals with the lowest electrical conductivity	Проводящую среду σ x 10 6 при 20 ° C (S/M)
Manganese (MN)	0,69	7978888885 0,69 9038	0,69
0,69 88897	0,69 88897	0,69 8897	0,69 8897	.0388	1.02
Titanium (Ti)	2. 38
Lead (Pb)	4.55
Niobium (Nb)	7.00

Electrical Conductivity of Metals vs Temperature

The напротив проводимости удельное сопротивление (или сопротивление). Удельное сопротивление — это внутренняя версия сопротивления.

   

По мере повышения температуры у металлов увеличивается удельное сопротивление (или уменьшается проводимость).

Повышение температуры вызывает линейное уменьшение проводимости металлов из-за фонон-электронных взаимодействий. Поскольку температура является мерой того, насколько быстро вибрируют атомы (мы можем назвать эту вибрацию «фононом»), повышенная вибрация может взаимодействовать с проходящими электронами.

Это препятствует движению электронов и снижает подвижность электронов.

Совсем другая логика применима к полупроводникам!

Как и в металлах, при повышении температуры уменьшается . Но в полупроводниках более высокая тепловая энергия означает, что больше электронов может перейти из валентной зоны в зону проводимости. Таким образом, в то время как mu немного уменьшается, n сильно увеличивается!

На самом деле подвижность настолько важна для сопротивления, что при абсолютном нуле, когда колебания решетки прекращаются и электроны могут беспрепятственно проходить через металл, металлы могут становиться сверхпроводниками.

Способы изменения электропроводности металла

Существует множество способов, которыми инженеры могут изменять электропроводность металлов, от изменения окружающей среды металла до модификации границ зерен.

Форма

Форма — это, вероятно, то, чему вы научились в старшей школе в отношении проводимости. На самом деле это не изменяет собственное удельное сопротивление материала, но влияет на внешнее сопротивление.

Поскольку сопротивление — это количество электронов, проходящих через площадь поперечного сечения, вы можете вычислить сопротивление, умножив сопротивление на длину провода и разделив его на площадь поперечного сечения провода.

Инженеры-материаловеды имеют дело не столько с сопротивлением, сколько с удельным сопротивлением, но важно знать эту взаимосвязь. Тем более, что повышенное сопротивление может изменить температуру, которая может повлиять на удельное сопротивление

Температура

Мы говорили о температуре немного раньше, но вот еще один график, показывающий, как температура влияет на удельное сопротивление металлов.

В таблице ниже приведены значения коэффициента удельного сопротивления для различных металлов.

Element	α x 10 -3 (1/ o C)
Aluminum (Al)	3.8
Медь (Co)	4,29
Железо (Fe)	6,41
Ртуть (Hg)	8. 9
Nickel (Ni)	6.41
Platinum (Pt)	3.93
Silver (Ag)	1.59
Tin (Sn)	4.2
Вольфрам (Вт)	4,5

Поскольку увеличение вибрации атомов металла вызывает большее взаимодействие электронов с атомами, проводимость уменьшается с понижением температуры. А в идеальном кристалле при абсолютном нуле колебания атомов прекращаются, и металлы становятся сверхпроводящими.

Примесные атомы

По той же причине, что и температура, увеличение количества примесных атомов снижает проводимость, так как снижает подвижность электронов. При сплавлении элементов в твердом растворе элемент основного металла образует решетчатую структуру. Большинство атомов в решетке однотипны, но в сплавах есть дополнительные элементы, которые могут заменить основной элемент (это называется твердым раствором замещения).

Поскольку эти другие элементы имеют другой размер, чем основной элемент, они напрягают решетку, уменьшая проводимость.

Даже небольшие легирующие добавки могут сильно влиять на проводимость. Например, добавление 0,2% алюминия к меди может снизить проводимость меди на 20%.

Вот краткий график, показывающий, как изменяется удельное сопротивление при добавлении меди в качестве примеси.

Даже если дополнительные элементы не образуют твердый раствор, альтернатива (осадки) также уменьшит проводимость, хотя соотношение зависит от конкретного осадка. Во многих случаях осадки снижают проводимость меньше , чем атомы твердого раствора, поэтому одним из быстрых методов определения осадков в металлах является проверка их проводимости.

Границы зерен

Четвертый способ, с помощью которого инженеры могут контролировать проводимость, заключается в изменении границ зерен. Границы зерен представляют собой участки металла, где сходятся два кристаллических устройства с разной ориентацией.

Как и следовало ожидать из других точек, границы зерен имеют деформацию решетки, которая взаимодействует с электронами, уменьшая их подвижность. Меньшее количество границ зерен означает увеличение сопротивления.

Почему вода проводит электричество? (Ионная проводимость)

В отличие от металлов, которые проводят электричество за счет «свободных электронов», вода проводит электричество за счет движения заряженных ионов.

Ион — это атом с положительным или отрицательным зарядом.

Например, если взять поваренную соль (NaCl) и растворить ее в воде, соль диссоциирует на Na ⁺ и Cl ^– . Na в основном крадет электрон у Cl.

В обычном состоянии эти ионы беспорядочно распределяются по воде.

Однако, когда вода претерпевает потенциальное изменение, свободно плавающие ионы могут двигаться. Поскольку положительные ионы притягиваются к отрицательному заряду, а отрицательные ионы отталкиваются отрицательным зарядом, если вы опустите один конец провода под напряжением в соленую ванну, электроны в проводе будут отталкивать ионы Cl ^– и притягивать Ионы Na ⁺ .

Чистый поток заряженных атомов — это то, что заставляет электричество течь через атомы. Сами электроны на самом деле не движутся. (Технически на самом деле происходят полуреакции: 2e ^–  + H ₂ O -> 2OH ^–  + H ₂ и 2Cl ^–  –> Cl ₂ + 2e ^– , что означает, что в конечном итоге вся вода и ионы будут израсходованы. прекратить проводить).

И да, это означает, что чистая вода не является хорошим проводником. Проводимость морской воды примерно в миллион раз выше, чем у чистой воды, и в сто раз выше, чем у питьевой воды.

Однако, поскольку в обычной питьевой воде обычно растворены ионы (из металлов или минералов), электропроводность питьевой воды примерно в 10 000 раз выше, чем у чистой воды.

Заключительные мысли

Вы узнали о том, что металлы представляют собой совокупность положительно заряженных атомов, скрепленных «электронным клеем», общим для всех атомов. Это море электронов возникает из-за квантово-механических эффектов, которые не дают металлам запрещенной зоны. На самом деле, «отсутствие запрещенной зоны», вероятно, лучший способ определить металлы.

Используя уравнение проводимости

   

, вы увидели, что это море электронов дает металлам очень большое значение n, потому что в нем много свободных электронов. Вы также узнали, как инженеры могут влиять на проводимость металла, изменяя подвижность электронов.

Наконец-то вы узнали, почему вода «проводит» электричество, хотя она и не металл!

Я надеюсь, что этот пост ответил на все ваши вопросы об электропроводности металлов!

Ссылки и дополнительная литература

Если вас интересуют металлы, вам также может понравиться мой полный пост, в котором объясняются сплавы.

На этой странице мы нашли график зависимости удельного сопротивления от температуры.

Если вас интересуют материалы с высокой проводимостью, бескислородная медь очень чистая и обладает хорошей проводимостью. Вы можете прочитать о некоторых применениях меди OFE здесь.

Эта страница была нашим источником зависимости удельного сопротивления от среднего размера зерна.

Как разные металлы проводят тепло | Физика Фургон

Категория Выберите категориюО фургоне физикиЭлектричество и магнитыВсе остальноеСвет и звукДвижение вещейНовая и захватывающая физикаСостояния материи и энергииКосмосПод водой и в воздухе

Подкатегория

Поиск

Задайте вопрос

Последний ответ: 22.10.2007

В:

Почему одни металлы лучше проводят тепло, чем другие?
— Васкен (9 лет)
Кловис, Калифорния, США

A:

Vasken —

Во-первых, позвольте мне объяснить, почему металлы обычно лучше проводят тепло, чем другие твердые тела. В металлах некоторые электроны (часто по одному на атом) не привязаны к отдельным атомам, а свободно перемещаются между атомами. Конечно, именно поэтому металлы являются такими хорошими проводниками электричества. Теперь, если один конец стержня горячий, а другой холодный, электроны на горячем конце имеют немного больше тепловой энергии (случайное колебание), чем электроны на холодном конце. Так как электроны блуждают, они переносят энергию от горячего конца к холодному, что является другим способом сказать, что они проводят тепло.

Конечно, то, как быстро они проводят тепло, во многом зависит от таких вещей, как количество свободных электронов вокруг, от того, как быстро они двигаются, и особенно от того, как далеко они обычно уходят, прежде чем натолкнуться на что-то и изменить направление. Это те же самые факторы, которые определяют, насколько хорошо металл проводит электричество. Итак, существует очень хорошо работающее правило, согласно которому теплопроводность металла (при некоторой температуре) пропорциональна электропроводности. Это удобно, потому что гораздо проще измерить электропроводность, чем теплопроводность.

Итак, теперь я подойду немного ближе к ответу на ваш вопрос. Самым большим фактором, определяющим различную проводимость обычных металлов, является разница в том, как далеко пролетают электроны, прежде чем они с чем-то столкнутся. Оказывается, по удивительным причинам, связанным с волновой природой электронов, они могут проходить прямо через совершенный кристалл, не отражаясь, точно так же, как свет проходит через прозрачный кристалл. Многие металлы (нержавеющая сталь, латунь и т. д.) представляют собой сплавы нескольких элементов, и электроны отражаются от всех неровностей в расположении различных атомов. Так что это не хорошие проводники. Даже в чистом металле электроны все еще отскакивают, потому что тепловое колебание атомов не дает им когда-либо образовать идеально точную кристаллическую структуру.

Mike W.

(опубликовано 22.10.2007)

Дополнение №1: Металлы, хорошо проводящие тепло

Q:

Какие металлы лучше всего проводят тепло?
— Елена (14 лет)
Великобритания.

А:

чистое серебро, медь и алюминий хороши
Mike W.

(опубликовано 22.10.2007)

Дополнение № 2: теплопроводность сплавов

Q:

Почему элементы лучше проводят тепло чем сплавы?
— Джо (13 лет)
США

A:

Если вы сравните металлический сплав с чистыми металлами, из которых он сделан, вы правы в том, что сплав имеет тенденцию быть хуже. Это потому, что тепло распространяется волнами — в основном электронными волнами, но также и звуковыми волнами. Изменение от одного типа атома к другому в сплаве создает своего рода ухабистую среду, где волны прыгают вокруг, а не проходят длинный путь в одном направлении. Поэтому они не проводят тепло из одного места в другое. Тот же принцип работает очень хорошо для изоляторов, где тепло переносится только звуковыми волнами, а не электронными волнами.

Конечно, некоторые из самых больших различий существуют не между различными металлическими сплавами, а между металлами в целом и изоляторами в целом.

mike w

(опубликовано 22.10.2007)

Дополнение №3: Перемешайте чай и посмотрите к стали железа и цинка?

дайте пожалуйста список аппаратов и честный тест
— Аноним
англия

А:

Аппаратура: Одна серебряная ложка (или медная, если найдете) *
                   Одна ложка из нержавеющей стали
                   Одна чашка горячего чая
                   Одна ложка сахара (по желанию)

Процедура: Заварите чай и налейте в чашку. Перемешайте сначала ложкой из нержавеющей стали, затем серебряной или медной ложкой
                  . Ощущения в пальцах должны убедить вас                            так или иначе.

LeeH

*Примечание. Посеребренная ложка не даст таких хороших результатов, она должна быть полностью серебряной в твердом усилении больше (тепла) они больше вибрируют и как следствие чаще сталкиваются, на что это влияет?
— Лидия (13 лет)
Великобритания

A:

Это правда, что колебания сильнее в более горячем твердом теле. Однако четкого различия между «столкновением» и «не столкновением» нет. Причина в том, что все атомы все время воздействуют на своих соседей — это то, что делает твердый кристалл жестким. Когда они вибрируют, эти силы колеблются вверх и вниз.

Конечно, усиление вибраций (повышение температуры) имеет много эффектов. Если температура достаточно повышена, атомы слишком сильно перемещаются, чтобы оставаться в правильном порядке, и кристалл расплавится. До этого при повышении температуры могут происходить всевозможные различные эффекты (размягчение, потеря магнетизма, увеличение электрического сопротивления и т. д.).

Mike W.

(опубликовано 29.04.2009)

Дополнение №5: Электропроводность металлов?

Q:

из пяти тезисов, в каком порядке они будут в номинации лучший дирижер? медь привести стали латунь алюминий? список, пожалуйста, не только лучший
— Стив Джонс (14 лет)
Англия

A:

См.:     http://www.coolmagnetman.com/magcondb.htm

(опубликовано 29.06.2010)

Дополнение №6: охлаждение автомобильного двигателя /Вода). Если в моторном масле были взвешены мельчайшие частицы токопроводящего металла, то почему это масло не могло заменить раствор охлаждающей жидкости?

— Джон Колкинс (65 лет)
Кливленд, Огайо, США

A:

Основная роль охлаждающей жидкости заключается в отводе тепла от двигателя. Он переносит тепло к радиатору, где его можно сбросить в быстро движущийся воздух. Увеличение теплопроводности масла не помогло бы, так как масло почти не контактирует с внешним миром.

Даже если бы кто-то изобрел двигатель, в котором много масла вытекало бы в какой-то радиатор, добавление в масло кусочков металла было бы плохой идеей. Отдельные атомы металла или крошечные кластеры из нескольких атомов не могут значительно улучшить теплопроводность, поскольку их электроны проводимости ограничены самим металлом. Они не помогают переносить тепло между частицами. Большие скопления сведут на нет всю цель масла, поцарапав рабочие поверхности двигателя.

Mike W.

(опубликовано 21.12.2012)

Дополнение к этому ответу

Похожие вопросы

• теплоизоляция

• 8vers?

• Медленно дренируя горячую воду

• Тепловая вместимость при постоянном объеме или давлении

• Сохранение холода молока

• Избегание теплового равновесия

• . 0003

• горячая и холодная вода

• теплоемкость при постоянном давлении или объеме

• вязко-хрупкий переход

Все еще любопытно?

Вопросы и ответы по Expore в связанных категориях

• Температура и тепло

Часто задаваемые вопросы по стали

— Capital Steel

Сталь является одним из наиболее широко производимых и наиболее часто используемых материалов в истории человечества. Однако большинство из нас мало что знает о стали. Как это делается, состав стали и ее свойства. Мы ответили на наиболее часто задаваемые вопросы в Интернете о стали.

Является ли сталь элементом?

Нет, сталь не является чистым элементом. Сталь состоит из различных элементов. Общие элементы, из которых состоит сталь, включают железо, углерод, марганец, хром, никель, молибден, фосфор и многие другие. Эти комбинации элементов, а также способ производства стали составляют широкий спектр типов стали.

Является ли сталь сплавом?

Да, сталь — это сплав. Сплав представляет собой комбинацию двух или более металлических элементов или металла и неметалла, которые придают ему большую прочность, долговечность, устойчивость к коррозии или другие желаемые свойства. Существуют тысячи различных типов стальных сплавов, которые представляют собой комбинации элементов и производственных процессов, придающих стали различные желаемые свойства.

Является ли сталь металлом?

Технически сталь не является металлом, потому что это не элемент. Сталь состоит из ряда элементов, которые являются металлами. Мерриам-Вебтер определяет металл как «любое из различных непрозрачных, легкоплавких, пластичных и обычно блестящих веществ, которые являются хорошими проводниками электричества и тепла, образуют катионы за счет потери электронов и дают основные оксиды и гидроксиды… особенно: химический элемент в отличие от сплава». Как отмечалось выше, сталь — это сплав, а это означает, что она не является металлом, поскольку не является элементом. Примеры металлов находятся в периодической таблице и включают железо, никель, медь и марганец.

Является ли сталь соединением или смесью?

Сталь представляет собой жидкую смесь при плавлении и твердую смесь при комнатной температуре. Соединение – это вещество, которое химически связано друг с другом. Примером этого может быть вода — два атома водорода плюс один атом кислорода. Железо, углерод, марганец, сера, хром или любой другой элемент, входящий в состав стали, химически не связывается друг с другом, образуя новое соединение.

Является ли сталь гомогенной или гетерогенной?

Поскольку сталь представляет собой сплав, сталь является однородной. Это смесь множества различных металлических элементов, которые равномерно распределены по стальному изделию. Если бы сталь была неоднородной, элементы, составляющие сталь, не были бы распределены равномерно, что привело бы к тому, что свойства стали варьировались бы от продукта к продукту.

Какие бывают виды стали?

Существует более 3500 различных марок стали, и каждый год создается все больше. Однако большинство типов стали можно отнести к одной из следующих категорий.

1. Углеродистая сталь – содержит значительное количество углерода в химическом составе
2. Легированная сталь
3. Нержавеющая сталь – содержит большое количество хрома, никеля или молибдена
4. Инструментальная сталь

Более подробное описание типов стали см. в нашей статье о различных типах стали.

Можно ли намагничивать сталь

Сталь является ферромагнитным материалом. Ферромагнитные материалы подвержены влиянию магнитных полей, но не имеют собственного магнитного поля, как постоянный магнит. Сталь может быть изготовлена ​​​​как постоянный магнит, но большая часть стали не предназначена для того, чтобы быть магнитной. Сталь является ферромагнитной, потому что она в основном состоит из железа, у которого внешняя электронная оболочка заполнена наполовину. В отличие от других элементов, таких как гелий, неон и калий, которые имеют полные или почти полные внешние оболочки, электроны во внешней оболочке железа могут легко подвергаться влиянию магнитного поля, чтобы они были направлены в одном направлении.

Вы можете узнать больше о магнитных свойствах стали в нашей Стальной магнитной статье.

Можно ли перерабатывать сталь?

Да, сталь можно перерабатывать. Фактически, сталь является экологически чистым материалом по сравнению с другими подобными материалами и является одним из самых экологически чистых материалов для вторичной переработки. Свойства стали остаются неизменными независимо от того, сколько раз она подвергалась вторичной переработке. Поскольку сталь может быть намагничена, ее можно довольно легко восстановить на свалках и в процессах обращения с отходами.

Может ли сталь ржаветь?

Да, сталь подвержена коррозии. Когда железо (который является основным компонентом стали) подвергается воздействию кислорода и воды, оно подвергается химической реакции окисления, в результате которой образуется оксид железа. Мы обычно идентифицируем оксид железа как ржавчину. Ржавчина может образовываться на стали как на воздухе, так и под водой. Химическая реакция под водой отличается: образуется гидроксид железа, и она занимает больше времени. Углеродистая сталь обычно покрывается защитным слоем для защиты от ржавчины. Для этого оцинкованная сталь имеет защитное цинковое покрытие.

Чтобы получить более подробный ответ, посетите нашу страницу, почему сталь ржавеет.

Может ли сталь гореть?

При определенных обстоятельствах сталь может гореть. Сталь является отличным проводником тепла и электричества, поэтому трудно сжечь кусок стали обычного размера, не достигая экстремальных температур. Тепло быстро рассеивается среди остальной части стали, и площадь поверхности стали не может достичь температуры, при которой происходит горение. Тем не менее, вы можете легко сжечь что-то с небольшой площадью поверхности, например стальную вату. Его объем достаточно мал, чтобы сталь могла нагреваться до температуры, при которой происходит горение.

Это отличное видео на тему:

Можно ли анодировать сталь?

В некоторых случаях да. Анодирование – это процесс, при котором на основной материал наносится слой оксида алюминия. Чаще всего это делается для алюминия. Нержавеющая сталь может быть анодирована, чтобы защитить сталь от регулярного износа и улучшить ее устойчивость к коррозии. Углеродистая сталь не должна подвергаться анодированию, так как в процессе анодирования она подвергается коррозии.

Проводит ли сталь электричество?

Да, сталь является проводником электричества, однако есть и другие более широко используемые металлические материалы, которые лучше проводят электричество. Электрические провода обычно изготавливаются из меди или алюминия, потому что они являются отличными проводниками электричества и доступны по относительно низким ценам. По сравнению с медью (медь имеет проводимость 100%), сталь имеет номинальную проводимость 3-15%.

Можно ли паять сталь?

Сталь можно паять, однако паяные соединения могут стать хрупкими в средах с высоким содержанием серы. Углеродистая сталь и низколегированная сталь имеют лучшую паяемость, чем высоколегированная сталь и нержавеющая сталь. Как правило, идеально перед пайкой очищать стальную поверхность агрессивным флюсом.

Плавится ли сталь?

Да, сталь плавится. В большинстве производственных процессов производства стали сталь плавится перед тем, как ей придается желаемая форма. Температура плавления стали зависит от типа стального сплава. Железо плавится при температуре около 2750 градусов по Фаренгейту, а углеродистая сталь плавится при температуре от 2600 до 2800 градусов по Фаренгейту. Нержавеющая сталь плавится при температуре 2750 градусов по Фаренгейту.

Есть ли в стали железо?

Да, основным элементом стали является железо. Например, сталь 1018 — распространенная марка стали — имеет состав железа 9.8,81-99,26%. В то время как другие типы стали известны тем, что содержат различные уровни других элементов, таких как углерод и марганец, подавляющее большинство углеродистых сталей имеют содержание железа выше 90%. Нержавеющая сталь имеет самый низкий уровень железа, а некоторые сплавы нержавеющей стали содержат менее 50% железа. Однако большинство нержавеющих сталей имеют содержание железа 70-90%.

Металл и электричество — Как металлы проводят электричество Нажмите сейчас

Обеспечение более высоких оценок стоит вашего кармана?

Забронируйте задание по самой низкой цене прямо сейчас!

2:004:006:008:0010:0012:0014:0016:0018:0020:0022:0023:59

Добавить файл

Здесь возникает ошибка

Файлы отсутствуют!

Пожалуйста, загрузите все необходимые файлы для быстрой и полной помощи.

Я принимаю Условия использования и другие правила веб-сайта и согласен получать предложения и обновления.

Блог Все, что вам нужно знать о металлах и электричестве

Экономия времени и Excel Академики

Поделитесь своими требованиями и свяжитесь с лучшим преподавателем!

Мы будем использовать электронную почту только для:

Связь по вашим заказам

Для отправки вам счетов и другой платежной информации

Чтобы предоставить вам информацию о предложениях и других преимуществах

2:004:006:008:0010:0012:0014:0016:0018:0020:0022:0023:59

Добавить файл

Файлы отсутствуют!

Пожалуйста, загрузите все необходимые файлы для быстрой и полной помощи.

Да, сообщайте мне о предложениях и важных обновлениях

2 085 012

Заказы

4,9/5

Общий рейтинг

5 196

Эксперты

Большинство проводов, которые мы используем каждый день, сделаны из меди. Вы когда-нибудь задумывались, почему? Что ж, медь — это металл, а металлы — хорошие проводники электричества. Металлы состоят из подвижных электрически заряженных частиц, известных как электроны. Когда вы прикладываете к нему электрический заряд, электроны движутся и пропускают электричество. Теперь есть и определенные исключения, одним из которых являются изоляторы. Они имеют низкую подвижность электронов. Этот блог охватывает все о металлах и электричестве. Просто прочитайте его и проясните свои сомнения относительно того же.

Металлы и электричество: краткий обзор

Есть ли связь между металлами и электричеством? Я получил такие вопросы во время обучения студентов в известном университете в Соединенных Штатах. Электроны в металлах позволяют электричеству перемещаться между атомами. Чистые металлы, как правило, обеспечивают наилучшую проводимость. Присутствие примесей имеет тенденцию ограничивать поток электронов. Вот почему сплавы обычно плохо проводят электричество.
Рассмотрим кухонную посуду, которая ежедневно используется в домашнем хозяйстве. Медная посуда считается лучшим материалом для приготовления пищи. Почему? Это связано с тем, что медь проводит электричество быстрее, чем алюминий. Неудивительно, что медная посуда такая дорогая!

Почему металлы проводят электричество?

Металлы проводят электричество благодаря движению электрически заряженных частиц или электронов. Атомы металлов состоят из валентных электронов, которые находятся во внешней оболочке атома и могут свободно перемещаться. Эти валентные электроны передают электричество и тепло.
Когда к металлу подводится электричество, валентные электроны получают пороговую энергию. Пороговая энергия — это энергия, необходимая электрону для того, чтобы сдвинуться со своей обычной орбиты. Эти электроны проходят через решетку, которая формирует физическую структуру металла. Под действием электрического поля электроны движутся, как бильярдные шары, ударяясь друг о друга, тем самым передавая заряд по мере своего движения.

Металлы могут проводить максимальное количество электричества при отсутствии сопротивления. Таким образом, чистые металлы, такие как золото, серебро и медь, считаются лучшими проводниками электричества.

металлическая связь

В металлах притяжение между ядрами атомов (нейтронами и позитронами) и электронами валентной оболочки не очень сильное.

Металлы и неметаллы

Таким образом, атому легко потерять электрон, и это свойство делает металл электроположительным элементом. Валентные электроны настолько свободны в движении, что могут образовывать «море» делокализованных электронов при приложении электромагнитного поля. Сталь также является электроположительным металлом. Следовательно, он может довольно хорошо проводить электричество.

Все ли металлы проводят электричество?

Проводимость — это способность материала проводить энергию. За эту передачу ответственны электроны или, скорее, валентные электроны. Чем свободнее двигаться электроны, тем лучше передача. Следовательно, валентность и кристаллическая структура металлов определяют показатель его электропроводности. Большинство металлов проводят электричество. Вопрос только в том, насколько хорошо они передают электричество. Электропроводность металла зависит от его формы и размера. Имея это в виду, вот список металлов в порядке от наиболее проводящего к наименее проводящему:

• Серебро
• Медь
• Золото
• Алюминий
• Цинк
• Никель
• Латунь
• Бронза
• Железо
• Платина
• Углеродистая сталь
• Свинец
• Нержавеющая сталь

3 изменение в зависимости от температуры, примесей, электромагнитных полей, кристаллической структуры, фаз и частоты. Повышение температуры приводит к тепловому возбуждению атомов и снижению проводимости. Точно так же, если есть несколько фаз материалов, проводимость будет замедляться на границе раздела и может варьироваться от одной структуры к другой.

Список вещей, проводящих электричество

Помимо металлов, есть и другие вещи, проводящие электричество при нормальной температуре и давлении. Толстый кусок материи лучше проводит электричество, чем тонкий. Если вы возьмете два куска материала одинаковой толщины, более короткий материал будет лучше проводить электричество, потому что у него меньше сопротивление. Эти факторы остаются неизменными независимо от того, какой материал вы выберете для передачи. Некоторые из материалов перечислены ниже:

• Морская вода
• Бетон
• Ртуть
• Графит
• Грязная вода
• Лимонный сок

Некоторыми распространенными примерами изоляторов являются стекло, пластик, воздух, резина и дерево. В этих материалах электроны прочно связаны в атомах и, следовательно, не могут свободно перемещаться.

Подведение итогов,

Хотя мы ежедневно используем проводники для различных задач, изоляторы не менее важны. Они защищают нас от опасного воздействия электропроводности. Мы всегда можем преобразовать любой материал в другой. Например, если мы нагреем медь ниже 234,5 градусов по Цельсию, она начнет работать как сверхпроводник с нулевым сопротивлением. Но редко удается преобразовать изоляторы в проводники, потому что для этого необходимо изменить атомную структуру материала.

Помощь с заданиями| Посетите MyAssignmenthelp.com

MyAssignmenthelp.com состоит из блестящей команды экспертов в предметной области, имеющих квалификацию в области химии. Наша команда обладает глубокими знаниями по таким темам, как металлы и электричество. Если вы изо всех сил пытаетесь написать статью по этим темам, обратитесь за помощью к нам. Мы работаем над вашими заданиями с нуля и соблюдаем правила университета при написании работ. Доверьтесь нам, и мы уверены, что вы не пожалеете о своем решении. Воспользуйтесь нашими услугами, чтобы получить следующие преимущества:

• Недорогие пакеты услуг
• Привлекательные скидки
• Реферальные баллы и бонусы за лояльность
• Круглосуточная доступность
• Мгновенный ответ
• Бесплатные услуги корректора и редактирования

У вас есть вопросы относительно наших услуг? Сообщите нам немедленно. Вы можете позвонить нам или пообщаться с нашими руководителями для мгновенного ответа.

Экономия времени и Excel Academics

Поделитесь своими требованиями и свяжитесь с лучшим преподавателем!.

2 085 012

Заказы

4,9/5

Общий рейтинг

5 196

Эксперты

Подписка на рассылку

• Популярные сообщения
• популярные посты

Все еще в раздумьях? Доказательство в цифрах!

Подлинные отзывы с рейтингом 4.9/5 .

24 сентября 2022 г.

Сестринское дело

Задание: 4 страницы, крайний срок: 5 дней

очень нравится класс был 98. хотя мне пришлось сделать некоторые грамматические исправления. но я очень люблю класс. и оперативность. ты сделал с моим…

Идентификатор пользователя: 1***14 США

23 сентября 2022 г.

Уход за больными

Пример из практики: 5 страниц, крайний срок: 14 дней

Это была очень хорошая письменная работа, и были даны ответы на все вопросы. Я очень доволен этим.

Идентификатор пользователя: 6***58 США

23 сентября 2022 г.

Управление

Задание: 12 страниц, крайний срок: 9 дней

отличная работа эксперта, которую он сделал. кредиты идут к нему или ей. Я настоятельно рекомендовал этого эксперта для предстоящих назначений в новую студию …

Идентификатор пользователя: 4***38 Великобритания

23 сентября 2022 г.

Сестринское дело

Диссертация: 8 страниц, крайний срок: 5 дней

Когда вы даете полную информацию о задании и платите за него, хотя оценки не гарантируются, вы ожидаете, что пройдете. У меня много отметок сняли…

Идентификатор пользователя: 5***99 Канада

23 сентября 2022 г.

HRM

Программирование: 6,4 страницы, крайний срок: 10 дней

, пожалуйста, постарайтесь лучше работать над решением проблемы и сдать ее с первой попытки.

Идентификатор пользователя: 7***45 Индия

23 сентября 2022 г.

Бухгалтерия

Домашняя работа: 1 страница, крайний срок: 8 дней

Большое спасибо, я получил 8,50 из 10 баллов, что замечательно. Спасибо специалистам

Идентификатор пользователя: 9***30 Австралия

23 сентября 2022 г.

Коммерческое право

Назначение: 4 страницы, крайний срок: 5 дней

Я получил 100 из 100 в этом задании. Он был хорошо отформатирован с правильными ссылками и правильной грамматикой.

Идентификатор пользователя: 8***86 Канада

23 сентября 2022 г.

Менеджмент

Эссе: 5 страниц, крайний срок: 2 дня

Задание было хорошим, и я получил хорошие оценки. Он был хорошо структурирован с правильными ссылками в стиле APA.

Идентификатор пользователя: 8***86 Канада

22 сентября 2022 г.

Программирование

Программирование: 4 страницы, крайний срок: 4 дня

Это был большой проект и огромное количество баллов для этого курса. Я так счастлив, что задание было выполнено на должном уровне, и я получил пятерку. Всякий раз, когда я отвечаю …

Идентификатор пользователя: 2***83 США

22 сентября 2022 г.

Финансы

Программирование: 1 страница, Крайний срок: 1 день

Мой заказ был выполнен в срок с учетом всех необходимых мне требований. Отличная работа!

Идентификатор пользователя: 6***30 США

22 сентября 2022 г.

Уголовное право

Домашняя работа: 4 страницы, крайний срок: 10 часов

Спасибо за быстрый ответ и доставку точного заказа. Ваша служба достойна восхищения.

Идентификатор пользователя: 3***76 Южная Африка

22 сентября 2022 г.

Управление

Назначение: 1,6 страницы, крайний срок: 5 дней

Спасибо за вашу усердную работу. Я получил отличную оценку за это задание. Хорошего дня

Идентификатор пользователя: 1***042 Испания

22 сентября 2022 г.

Операции

Программирование: 1 страница, крайний срок: 9 дней

Я получил 100% по этому заданию — какой скачок в моей общей оценке! Спасибо за отличную работу и своевременность!

Идентификатор пользователя: 1***984 США

22 сентября 2022 г.

Сестринское дело

Назначение: 3 страницы, крайний срок: 6 дней

Спасибо, что помогаете мне в моей работе, я очень ценю ваш труд. я всем доволен

Идентификатор пользователя: 2***42 Австралия

22 сентября 2022 г.

Биология

Эссе: 2 страницы, крайний срок: 18 часов

Эксперт отлично поработал! Я получил его вовремя, и задание было хорошо разработано в отличной перспективе и в соответствии с ним.

Идентификатор пользователя: 4***72 США

22 сентября 2022 г.

Менеджмент

Домашняя работа: 6 страниц, крайний срок: 7 дней

это было хорошо написанное эссе, которое помогло мне получить достойную оценку из денег, которые я заплатил

Идентификатор пользователя: 1***202 Сингапур

22 сентября 2022 г.

Аудит

Назначение: 4 страницы, крайний срок: 4 дня

Хорошее качество, все требования, которые я просил, были выполнены. Очень впечатляет, если честно. Спасибо.

Идентификатор пользователя: 9***91 Австралия

22 сентября 2022 г.

Социология

Эссе: 4,8 страницы, крайний срок: 2 дня

Работа выполнена хорошо, отличные оценки. Думал, что получил 73 балла, но результат меня устроил.

Идентификатор пользователя: 1***686 Австралия

22 сентября 2022 г.

Управление

Назначение: 7 страниц, крайний срок: 6 дней

Спасибо за задание. Оценка 80. Желаю тебе всего наилучшего. Большое спасибо

Идентификатор пользователя: 9***19 Канада

22 сентября 2022

Здравоохранение

Домашняя работа: 4 страницы, крайний срок: 2 дня

отличная работа, и я обязательно снова возьму репетитора в качестве личного репетитора. Репетитор знает произведение

Идентификатор пользователя: 1***882 США

24 сентября 2022 г.

Сестринское дело

Назначение: 4 страницы, крайний срок: 5 дней

очень нравится класс был 98. хотя мне пришлось сделать некоторые грамматические исправления. но я очень люблю класс. и оперативность. ты сделал с моим…

Идентификатор пользователя: 1***14 США

23 сентября 2022 г.

Уход за больными

Пример из практики: 5 страниц, крайний срок: 14 дней

Это была очень хорошая письменная работа, и были даны ответы на все вопросы. Я очень доволен этим.

Идентификатор пользователя: 6***58 США

23 сентября 2022 г.

Управление

Назначение: 12 страниц, крайний срок: 9 дней

отличная работа эксперта, которую он сделал. кредиты идут к нему или ей. Я настоятельно рекомендовал этого эксперта для предстоящих назначений в новую студию …

Идентификатор пользователя: 4***38 Великобритания

23 сентября 2022 г.

Сестринское дело

Диссертация: 8 страниц, крайний срок: 5 дней

Когда вы даете полную информацию о задании и платите за него, хотя оценки не гарантируются, вы ожидаете, что пройдете. У меня много отметок сняли…

Идентификатор пользователя: 5***99 Канада

23 сентября 2022 г.

HRM

Программирование: 6,4 страницы, крайний срок: 10 дней

, пожалуйста, постарайтесь лучше работать над решением проблемы и сдать ее с первой попытки.

Идентификатор пользователя: 7***45 Индия

23 сентября 2022 г.

Бухгалтерия

Домашняя работа: 1 страница, крайний срок: 8 дней

Большое спасибо, я получил 8,50 из 10 баллов, что замечательно. Спасибо специалистам

Идентификатор пользователя: 9***30 Австралия

23 сентября 2022 г.

Коммерческое право

Назначение: 4 страницы, крайний срок: 5 дней

Я получил 100 из 100 в этом задании. Он был хорошо отформатирован с правильными ссылками и правильной грамматикой.

Идентификатор пользователя: 8***86 Канада

23 сентября 2022 г.

Менеджмент

Эссе: 5 страниц, крайний срок: 2 дня

Задание было хорошим, и я получил хорошие оценки. Он был хорошо структурирован с правильными ссылками в стиле APA.

Идентификатор пользователя: 8***86 Канада

22 сентября 2022 г.

Программирование

Программирование: 4 страницы, крайний срок: 4 дня

Это был большой проект и огромное количество баллов для этого курса. Я так счастлив, что задание было выполнено на должном уровне, и я получил пятерку. Всякий раз, когда я отвечаю …

Идентификатор пользователя: 2***83 США

22 сентября 2022 г.

Финансы

Программирование: 1 страница, Крайний срок: 1 день

Мой заказ был выполнен в срок с учетом всех необходимых мне требований. Отличная работа!

Идентификатор пользователя: 6***30 США

22 сентября 2022 г.

Уголовное право

Домашняя работа: 4 страницы, крайний срок: 10 часов

Спасибо за быстрый ответ и доставку точного заказа. Ваша служба достойна восхищения.

Идентификатор пользователя: 3***76 Южная Африка

22 сентября 2022 г.

Управление

Назначение: 1,6 страницы, крайний срок: 5 дней

Спасибо за вашу усердную работу. Я получил отличную оценку за это задание. Хорошего дня

Идентификатор пользователя: 1***042 Испания

22 сентября 2022 г.

Операции

Программирование: 1 страница, крайний срок: 9 дней

Я получил 100% по этому заданию — какой скачок в моей общей оценке! Спасибо за отличную работу и своевременность!

Идентификатор пользователя: 1***984 США

22 сентября 2022 г.

Сестринское дело

Назначение: 3 страницы, крайний срок: 6 дней

Спасибо, что помогаете мне в моей работе, я очень ценю ваш труд. я всем доволен

Идентификатор пользователя: 2***42 Австралия

22 сентября 2022 г.

Биология

Эссе: 2 страницы, крайний срок: 18 часов

Эксперт отлично поработал! Я получил его вовремя, и задание было хорошо разработано в отличной перспективе и в соответствии с ним.

Идентификатор пользователя: 4***72 США

22 сентября 2022 г.

Менеджмент

Домашняя работа: 6 страниц, крайний срок: 7 дней

это было хорошо написанное эссе, которое помогло мне получить достойную оценку из денег, которые я заплатил

Идентификатор пользователя: 1***202 Сингапур

22 сентября 2022 г.

Аудит

Назначение: 4 страницы, крайний срок: 4 дня

Хорошее качество, все требования, которые я просил, были выполнены. Очень впечатляет, если честно. Спасибо.

Идентификатор пользователя: 9***91 Австралия

22 сентября 2022 г.

Социология

Эссе: 4,8 страницы, крайний срок: 2 дня

Работа выполнена хорошо, отличные оценки. Думал, что получил 73 балла, но результат меня устроил.

Идентификатор пользователя: 1***686 Австралия

22 сентября 2022 г.

Управление

Назначение: 7 страниц, крайний срок: 6 дней

Спасибо за задание. Оценка 80. Желаю тебе всего наилучшего. Большое спасибо

Идентификатор пользователя: 9***19 Канада

22 сентября 2022

Здравоохранение

Домашняя работа: 4 страницы, крайний срок: 2 дня

отличная работа, и я обязательно снова возьму репетитора в качестве личного репетитора. Репетитор знает произведение

Идентификатор пользователя: 1***882 США

ЗаказатьВсе отзывы

Есть вопросы?

Чат продаж
(Запрос о новом назначении) Чат поддержки
(задание уже забронировано)

Непроводящие металлы – примеры и применение

Металлы по определению обладают высокой проводимостью. Если материал не является проводником (термически или электрически), то по определению он не должен быть металлом. Однако многие соединения металлов являются непроводящими или полупроводящими. В этой статье вы найдете типичные примеры непроводящих металлов, способы сделать металл непроводящим и способы использования непроводящих металлов.

Непроводящие металлы

Предоставлено: LinkedIn

Все металлы проводят электричество, но некоторые из них не так хорошо проводят электричество, как другие. Кроме того, разные металлы имеют разные уровни электропроводности, измеряемые в Сименсах на метр.

На самом деле при нормальных условиях ни один материал не является полностью непроводящим, т. е. ни один материал не обладает бесконечным сопротивлением. Электричество проходит даже через воздух, если применяется достаточная разность электрических потенциалов.

Висмут, вольфрам, свинец, титан и нержавеющая сталь являются одними из самых плохих проводников электричества.

Висмут

Предоставлено Wikimedia Commons

Висмут — белый кристаллический хрупкий металл с розоватым оттенком. Это самый диамагнитный металл и имеет самую низкую теплопроводность среди всех металлов. Висмут находит применение в плавких предохранителях, потому что он плохой проводник электричества. При скачках электричества висмут плавится и разрывает цепь.

Вольфрам

Предоставлено: Collins Dictionary

Вольфрам — это редкий металл, почти полностью встречающийся в природе в сочетании с другими металлами. Первоначально он был выделен как металл в 1783 году после того, как был признан новым элементом в 1781 году. Он должен проводить электричество, потому что это металл. С другой стороны, вольфрам отличается тем, что не проводит электричество в стандартных условиях окружающей среды. Однако он проводит электричество при высоких температурах.

Свинец

Предоставлено: ThoughtCo

Свинец — это химический элемент с символом Pb и атомным номером 82. Это более плотная форма тяжелого металла, чем большинство других, и это мягкий, ковкий металл с относительно низкой температурой плавления. . Свинец серебристый с синим оттенком в свежем срезе; на воздухе тускнеет до тускло-серого цвета.

Титан

Предоставлено: TestOil

Химический элемент титан имеет символ Ti и атомный номер 22. Он превращается в красивый переходный металл с серебристым оттенком, низкой плотностью и большой прочностью. В природе встречается только в виде оксида. Он устойчив к коррозии в морской воде, царской водке и хлоре. Титан плохо проводит электричество. Титан имеет проводимость 3,1 процента, если принять проводимость меди за 100 процентов. В результате титан плохо работает в приложениях, требующих высокой проводимости.

Нержавеющая сталь

Предоставлено Cubii Co.

Нержавеющая сталь — это общий термин, относящийся к различным видам стали. Как и все другие виды стали, нержавеющая сталь в основном создается из железа и углерода в двухэтапном процессе. Включение хрома (Cr) и других легирующих элементов, таких как никель (Ni), создает устойчивый к коррозии продукт, отличающий нержавеющую сталь. Нержавеющая сталь — это металлический сплав, который проводит электричество, но не такой прочный, как медь или алюминий. В результате нержавеющая сталь является плохим электрическим проводником.

Как сделать металл непроводящим

Нет ничего, что могло бы сделать кусок металла непроводящим электричество. Чтобы изолировать его от чего-то с электрическим потенциалом, его можно изолировать или покрыть различными непроводящими материалами, но необходимо учитывать несколько факторов. Первое соображение заключается в том, препятствует ли изоляционный материал прохождению высоковольтной дуги через него к металлу, который он экранирует.

Предоставлено: Total Materia

Эти непроводящие материалы, также известные как изоляторы, предотвращают или блокируют поток электронов. Бумага, стекло, резина, фарфор, керамика и пластик являются непроводящими материалами. Стекло, керамика и пластик являются стандартными во многих отраслях промышленности, и их часто покрывают металлом, чтобы изменить их внешний вид и физические свойства.

Использование непроводящих металлов

В следующих секторах используются непроводящие материалы с покрытием.

Автомобильная промышленность

Гальванический непроводящий материал, в основном пластик с гальваническим покрытием, широко используемый в автомобильной промышленности.