Проводниковые материалы

Основными проводниковыми материалами являются металлы, углеродистые материалы, растворы и расплавы электролитов. Тип электропроводности металлических проводников электронный (металлический), они проводники первого рода.

Механизм прохождения электрического тока в растворах и расплавах электролитов обусловлен направленным движением катионов и анионов, поэтому тип электропроводности электролитов ионный, и они проводники второго рода. Прохождение тока через электролит связано с переносом ионов растворенного или расплавленного вещества и выделением их на электродах. В результате состав электролита изменяется. Электролиты широко используются в гальванотехнике и при очистке металлов (рафинировании).

Количественно электропроводность проводников оценивается удельной электропроводностью γ или обратной ей величиной – удельным электросопротивлением ρ. В системе СИ удельная электропроводность γ измеряется в Ом/м, а удельное электрическое сопротивление ρ – в Ом× м. Для измерения ρ иногда используют внесистемную единицу Ом× мм²/м.

Наибольшее распространение в технике получили твердые металлические проводники. Высокая электро- и теплопроводность металлических проводников обусловлена большой концентрацией n электронов проводимости.

У серебра n = 5, 9´ 10²⁸, у меди n = 8, 5´ 10²⁸. Удельное электросопротивление металлических проводников изменяется в узком интервале.

Металлические проводники подразделяются на пять групп:

металлы высокой проводимости (серебро, медь, золото, алюминий и др.) и их сплавы, имеющие удельное электросопротивление не более 0, 1 мкОм·м, они используются для изготовления проводов, кабелей, токопрово-дящих шин, обмоток трансформаторов и т. п.;

сверхпроводники – это чистые металлы (ртуть, свинец, алюминий), сплавы, например ниобий – титан, ванадий – галлий и др., обладающие при температуре, близкой к абсолютному нулю, незначительным удельным сопротивлением;

криопроводники – металлы высокой проводимости (медь, алюминий, бериллий), которые при криогенной температуре (ниже – 195°С) приобретают высокую удельную электропроводность;

сплавы высокого сопротивления – это сплавы, образующие твердые растворы (константан, нихромы и др.), они используются для изготовления электронагревательных элементов, реостатов, резисторов и т. п. и имеют высокое удельное электросопротивление (не менее 0, 3 мкОм·м);

контактные материалы – металлы, сплавы, угольные материалы, композиционные материалы и другие, используемые в скользящих и разрывных контактах в различных электрических цепях.