Електропровідність матеріалів

Електропровідність – це здатність речовини проводити електричний струм. Електропровідність виникає в електричному полі, яке сформовується при певних умовах. Питома електропровідність обернено пропорційна питомому опору і буває зумовлена рухом заряджених часток – носіїв заряду в напрямку електричного поля. Носіями заряду можуть бути електрони, дірки або іони. Для забезпечення провідності носії заряду повинні бути вільними. Під дією цієї сили носій заряду прискорюється й набирає енергію. Проте це прискорення не безмежне. На заваді йому стають зіткнення із іншими носіями заряду, іонами чи нейтральними атомами. Під час таких зіткнень енергія електрона розсіюється й перетворюється в тепло. Проходження струму через речовину завжди супроводжується виділенням тепла. Величина електропровідності залежить, таким чином, не лише від концентрації вільних носіїв заряду та напруженості поля, а й від частоти зіткнень носіїв заряду, яка описується так званою довжиною вільного пробігу. Із квантовомеханічної точки зору визначальними факторами для провідності також є акти розсіяння – зіткнення носіїв заряду із різноманітними дефектами структури. Розсіяння носіїв заряду відбувається лише на дефектах кристалічної ґратки: атомах домішок, атомах кристалу, зміщених із свого положення завдяки тепловим коливанням, тощо. Важливу роль у визначенні провідності відіграє принцип виключення Паулі, який забороняє носіям заряду переходити у стани, зайняті іншими носіями заряду того ж ґатунку. Провідність різних середовищ лежить в дуже широких межах – від нескінченно малої до нескінченно великої. Нескінченно малу провідність має вакуум, у якому відсутні заряджені частки, нескінченно велику – надпровідники. В залежності від величини провідності матеріали ділять на провідники й ізолятори. Проміжну позицію між цими двома групами займають напівпровідники.

В промисловості та і в домашніх умовах для пропускання електричного струму використовуються метали. Їх провідність залежить від умов в яких вони використовуються, та їх типу.

· Електропровідність металів зумовлена наявністю в них вільних електронів, які при додатку до металу зовнішньої електрорушійної сили рухаються у напрямі до позитивного полюса зовнішнього джерела струму. Кращі провідники струму – срібло і мідь, гірша – свинець і ртуть.

· Електропровідність металів зумовлена валентними електронами, які можуть переміщатися в кристалічних гратках металу. В електричному полі електрони швидшають. Електропровідність металів володіє дуже характерною властивістю підвищуватися у міру пониження температури. При абсолютному нулі і навіть в температурних межах, близьких до нього, опір деяких металів стає майже рівним нулю, і їх електропровідність виявляється нескінченно великою.

· Електропровідність металів при підвищенні їх температури падає, а при пониженні – збільшується. Порівняння електропровідності і теплопровідності металів дозволяють зробити висновок, що метали, добре провідні електричний струм, є одночасно добрими провідниками тепла і навпаки.

· Електропровідність металів в значній мірі залежить від температури: при підвищенні температури електропровідність зменшується, при пониженні – збільшується.

· Електропровідність металів пояснюється присутністю в кристалах вільних електронів, які можуть переміщатися в тому або іншому напрямі. При нагріванні в кристалі посилюються коливальні рухи іонів, що затрудняє пересування електронів, веде до пониження електропровідності. Але при охолоджуванні металу відбувається зворотний процес.

Алюміній
Мідь
Золото
Срібло
Олово
Платина
Вольфрам
Титан

Метал	Температура плавлення °С	Питомий опірмкОм*м	Магнітні властивості
Алюміній		0, 026	Парамагнетик
Вольфрам		0, 055	Парамагнетик
Желізо		0, 097	Феромагнетик
Золото		0, 0225	Діамагнетик
Иридій		0, 054	Парамагнетик
Кадмій		0, 074	Діамагнетик
Кольбат		0, 064	Феромагнетик
Мідь		0, 017	Діамагнетик
Молібден		0, 05	Парамагнетик
Нікель		0, 068	Феромагнетик
Олово		0, 113	Парамагнетик
Паладій		0, 108	Парамагнетик
Платина		0, 098	Парамагнетик
Родій		0, 043	Парамагнетик
Ртуть	-39	0, 958	Діамагнетик
Свинець		0, 19	Діамагнетик
Срібло		0, 015	Діамагнетик
Титан		0, 47	Парамагнетик
Хром		0, 13	Антиферомагнетик
Цинк		0, 059	Діамагнетик

⇐ Предыдущая 12