Měď: elektrická vodivost, vlastnosti, vlastnosti a aplikace

V mnoha odvětvích moderního průmyslu se používá široce používaný materiál jako je měď. Elektrická vodivost tohoto kovu je velmi vysoká. To vysvětluje účelnost její aplikace především v elektrotechnice. Z mědi se získají vodiče s vynikajícími výkonnostními vlastnostmi. Tento kov se samozřejmě používá nejen v elektrotechnice, ale i v jiných průmyslových odvětvích. Jeho požadavek je mimo jiné vysvětlen jeho vlastnostmi, jako je odolnost proti poškození koroze v množství korozních médií, refraktérnost, tažnost atd.

Historické pozadí

Měď je kov známý od starověku. Brzké seznámení lidí s tímto materiálem je vysvětleno především jeho širokým rozšířením v přírodě ve formě nuggetů. Mnoho vědců se domnívá, že měď byla prvním kovem, člověkem obnoveným z kyslíkových sloučenin. Kdysi byly skály prostě ohřívány na požáru a drasticky ochlazeny, což způsobilo jejich prasknutí. Později se na ohništi začala vyrábět obnovováni mědi přidáním uhlí a foukání kožešin. Zlepšení této metody nakonec vedlo k vytvoření šachtová pec. Později se tento kov začal vyrábět metodou oxidačního tavení rud.

Měď: elektrická vodivost materiálu

V klidném stavu se kolem jádra otáčejí všechny volné elektrony jakéhokoliv kovu. Při připojování externího zdroje nárazu jsou zarovnány v určitém pořadí a stávají se nosnými proudy. Stupeň schopnosti kovu procházet posledním se nazývá elektrická vodivost. Jednotka jeho měření v mezinárodním SI je Siemens, definovaná jako 1 cm = 1 Ω^-1.

Elektrická vodivost mědi je velmi vysoká. Na tomto ukazateli překonává všechny dnes známé neušlechtilé kovy. Lepší než její proud prochází pouze stříbrem. Indikátor elektrické vodivosti mědi je 57x104 cm^-1 při teplotě +20 ° C Díky tomuto vlastnictví je tento kov v současné době nejpoužívanějším vodičem ze všech používaných pro účely výroby a pro domácnost.

Měď dokonale odolává stálým elektrickým zátěžím a je spolehlivá a odolná. Tento kov je mimo jiné charakterizován vysokou teplotou tání (1083,4 ° C). A to zase dovoluje, aby měď pracovala dlouhou dobu ve vyhřívaném stavu. Jako prevalence jako proudový dirigent může s tímto kovem konkurovat pouze hliník.

Vliv nečistot na elektrickou vodivost mědi

Samozřejmě, že v naší době se používají mnohem sofistikovanější metody k tavení tohoto červeného kovu než ve starověku. Nicméně i dnes je téměř nemožné získat čistě Cu. V mědi jsou vždy různé druhy nečistot. Může to být například křemík, železo nebo beryllium. Mezitím čím více nečistot v mědi, tím nižší je jeho elektrická vodivost. Pro výrobu drátů je například vhodný pouze dostatečně čistý kov. Podle norem lze pro tento účel použít měď s množstvím nečistot nepřesahujícím 0,1%.

Velmi často tento kov obsahuje určité procento síry, arsenu a antimonu. První látka podstatně snižuje plasticitu materiálu. Elektrická vodivost mědi a síry se značně liší. Tato nečistota vůbec nevede proud. To znamená, že je to dobrý izolátor. Nicméně, elektrická vodivost měděné síry neovlivňuje téměř nic. Totéž platí pro tepelnou vodivost. S antimonem a arsenem je pozorován opačný obraz. Tyto prvky vodivost mědi může výrazně snížit.

Slitiny

Mohou být použity různé druhy přísad a specificky pro zvýšení pevnosti takového tvárného materiálu jako mědi. Rovněž snižují elektrickou vodivost. Ale jejich použití umožňuje výrazně prodloužit životnost různých výrobků.

Nejčastěji se používá Cd (0,9%) jako zvýšení síly přísady mědi. Výsledkem je kadmium bronz. Jeho vodivost činí 90% vodivosti mědi. Někdy místo kadmia se jako přísada používá i hliník. Vodivost tohoto kovu je 65% stejného indexu mědi. Pro zlepšení pevnosti drátů ve formě přísad mohou být použity jiné materiály a látky, jako je cín, fosfor, chrom, berýlium. Výsledkem je bronz určité značky. Spojení mědi se zinkem se nazývá mosaz.

Vlastnosti slitin

Záleží na tom elektrická vodivost kovů nejen o množství nečistot přítomných v nich, ale také o dalších ukazatelích. Například při zvýšení teploty topení se sníží schopnost mědi procházet proudem. I způsob jeho výroby ovlivňuje elektrickou vodivost takového vodiče. V každodenním životě a ve výrobě mohou být použity jak měděné žíhané měděné vodiče, tak měděné tažené mědi. U prvního druhu je schopnost procházet proudem vyšší.

Nicméně, samozřejmě především použité aditiva a jejich množství ovlivňují elektrickou vodivost mědi. Následující tabulka poskytuje čtenáři vyčerpávající informace o schopnosti přenášet proud na nejběžnější slitiny tohoto kovu.

Elektrická vodivost mosazi a mědi je srovnatelná. U prvního kovu je však toto číslo samozřejmě mírně nižší. Ale zároveň je vyšší než v bronzu. Jako dirigent mosaz je používán poměrně široce. Probíhá to horší než měď, ale stojí méně. Nejčastěji se vyráběly mosazné kontakty, svorky a různé součásti pro rádiová zařízení.

Měděné slitiny s vysokou odolností

Takové vodivé materiály se používají především při výrobě odporů, reostatů, měřících přístrojů a elektrických topných zařízení. Nejčastěji se k tomuto účelu používají slitiny mědi konstantanu a manganinu. Měření odporu první (86% Cu, 12% Mn, 2% Ni) je 0,42-0,48 μΩ / m, druhé (60% Cu, 40% Ni) 0,48-0,52 μΩ / m.

Vztah s koeficientem tepelné vodivosti

Specifická elektrická vodivost měď - 59 500 000 S / m. Tento indikátor, jak již bylo zmíněno, je správný, ale pouze při teplotě +20 ^oExistuje určitý vztah mezi koeficientem tepelné vodivosti jakéhokoliv kovu a vodivostí. Zřizuje svůj zákon Wiedemann-Franz. U kovů se provádí při vysokých teplotách a je vyjádřena v následujícím vzorci: K / gamma- = pi-² / 3 (k / e)²T, kde y je vodivost, k je Boltzmannova konstanta a e je elementární náboj.

Samozřejmě existuje podobné spojení s kovem, jako je měď. Tepelná vodivost a elektrická vodivost jsou velmi vysoké. Na druhém místě po stříbrném je na obou těchto indikátorech.

Připojení měděných a hliníkových drátů

Nedávno se v každodenním životě a průmyslu začalo používat elektrická zařízení stále vyšší energie. V sovětských dobách byla elektroinstalace vyrobena převážně z levného hliníku. Bohužel jeho výkonnostní charakteristiky neodpovídají novým požadavkům. Proto se dnes v každodenním životě a v průmyslu často mění hliníkové dráty na měděné. Hlavní výhodou tohoto druhu je kromě refraktornosti také to, že jejich vodivé vlastnosti se s oxidačním procesem neznížily.

Často během modernizace elektrických sítí musí být připojeny hliníkové a měděné vodiče. Nemůžete to udělat přímo. Ve skutečnosti není elektrická vodivost hliníku a mědi příliš odlišná. Ale pouze samotné kovy. Oxidační filmy s vlastnostmi hliníku a mědi nejsou stejné. Z tohoto důvodu je vodivost na spoji výrazně snížena. Oxidační film z hliníku je mnohem odolnější než měď. Proto musí být připojení těchto dvou typů vodičů provedeno výhradně pomocí speciálních adaptérů. Mohou to být například svorky obsahující pastu, která chrání kovy před oxidem. Tato verze adaptérů je obvykle používána připojovací vodiče na ulici. V prostorách se často používají větvičky. Jejich design zahrnuje speciální desku, která eliminuje přímý kontakt mezi hliníkem a mědí. Při nepřítomnosti takových vodičů v domácnosti je namísto kroucení vodičů doporučeno použít jako podkladový "most" podložku a matici.

Fyzikální vlastnosti

Tak jsme zjistili, jaká je elektrická vodivost mědi. Tento indikátor se může lišit v závislosti na nečistotách obsažených v složení tohoto kovu. Požadavek na měď v průmyslu je však určen jinými užitečnými fyzikálními vlastnostmi, informace o kterých lze získat z níže uvedené tabulky.

Chemické vlastnosti

Podle těchto charakteristik zaujímá měď, jejíž elektrická vodivost a tepelnou vodivost je velmi vysoká, mezidruhovou polohu mezi prvky prvního triatu osmého a alkalickými z první skupiny periodické tabulky. Mezi jeho hlavní chemické vlastnosti patří:

• náchylnost ke vzniku komplexu;

• schopnost poskytnout barevné sloučeniny a nerozpustné sulfidy.

Nejcharakterističtější pro měď je bivalentní stav. Podobnosti s alkalickými kovy má prakticky ne. Jeho chemická aktivita je také nízká. Za přítomnosti CO₂ nebo vlhkost na povrchu mědi vytvořila film ze zeleného karbonátu. Všechny měděné soli jsou jedovaté látky. V jednom a dvojmocném stavu tvoří tento kov velmi stabilní komplexních sloučenin. Nejdůležitější pro průmysl jsou amoniak.

Rozsah použití

Vysoká tepelná a elektrická vodivost mědi určuje jeho širokou aplikaci v různých průmyslových odvětvích. Samozřejmě, tento kov se nejčastěji používá v elektrotechnice. Nicméně to není jediná oblast její aplikace. Mimo jiné může být použita měď:

• v klenotnictví;

• v architektuře;

• při montáži vody a topných systémů;

• v plynovodech.

Pro výrobu různých druhů šperků se používá slitina mědi se zlatem. To vám umožní zvýšit odolnost šperků proti deformaci a oděru. V architektuře může být měď použita pro střechy a fasády. Hlavní výhodou tohoto provedení je trvanlivost. Například střecha známého architektonického orientačního bodu - katolická katedrála v německém městě Hildesheim - je lemována listy tohoto kovu. Měděná střecha této budovy spolehlivě chrání vnitřní prostor téměř 700 let.

Technické komunikace

Hlavními přednostmi měděných vodovodů je také trvanlivost a spolehlivost. Kromě toho je tento kov schopen dodat vodě jedinečné vlastnosti, které jsou užitečné pro tělo. Pro montáž plynovodů a topných systémů jsou také ideální vhodné měděné trubky - zejména díky jejich odolnosti proti korozi a tažnosti. Při nouzovém zvýšení tlaku mohou tyto kabely odolat mnohem větší zátěži než ocel. Jedinou nevýhodou měděných potrubí je jejich vysoká cena.