Требуется:
1. Дать определение проводника.
2. Привести практическую классификацию проводниковых материалов.
3. Назвать основные параметры проводников и кратко поясните их физический смысл.
4. Для заданных материалов привести числовые значения этих параметров.
5. Кратко описать сами материалы, указать основные области их применения.
Для первого проводникового материала также требуется определить:
Концентрацию свободных электронов в заданном материале при температуре T, К.
Среднюю скорость дрейфа электронов.
За какое время электрон пройдет провод линии связи протяженностью L, км, если он будет двигаться без столкновения с узлами кристаллической решетки при разнице потенциалов U, В.
Решение
Проводник - вещество или предмет, по которым легко проходят свободные электроны, то есть, создается поток тепловой энергии или заряженных частиц. у проводников низкое электрическое сопротивление. Самыми лучшими проводниками являются металлы, поскольку у них имеются свободные электроны, которые образуют электрический ток, когда какая-либо сила приводит их в движение. сопротивление металлического проводника возрастает по мере увеличения температуры, поскольку усиливается вибрация атомов в решетке и свободные электроны рассеиваются.
Классификация проводниковых материалов
Основные параметры проводников:
1) Удельная проводимость.
Определяется из формулы:
Электропроводность обуславливается наличием свободных валентных электронов в проводнике. При подключении электрического напряжения, электроны будут двигаться от минуса к плюсу, что создаст электрический ток. Удельная проводимость покажет, в какой мере тот или иной материал проводит создавшийся ток.
2) Удельное сопротивление - обратная величина удельной проводимости.
Это величина, с помощью которой количественно оценивается электрическое сопротивление материала.
Определяется из формулы:
3) Температурный коэффициент удельного сопротивления металлов.
Определяется из формулы:
При повышении температуры число носителей заряда в проводнике остаётся практически неизменным. Но вследствие усилений колебаний узлов кристаллической решетки с ростом температуры, на пути направленного движения свободных электронов под действием электрического тока появляется всё больше препятствий, то есть уменьшаются средняя длина свободного пробега электрона, подвижность электронов и, как следствие, уменьшается удельная проводимость и повышается удельное сопротивление
.
4) Теплопроводность.
Обмен электронами между нагретыми и холодными частями металла в отсутствие электрического поля, переход кинетической энергии от нагретых частей проводника к более холодным. За передачу теплоты через металл в основном ответственны те же свободные электроны, которые определяют и электропроводность металлов.
5) Контактная разность потенциалов.
Определяется из формулы:
6) Термоэлектродвижущая сила (термо-ЭДС).
При соприкосновении двух различных металлических проводников между ними возникает контактная разность потенциалов. Причина появления этой разности потенциалов заключается в различии значений работы выхода электронов из различных металлов, а также в том, что концентрация электронов, а следовательно, и давление электронного газа у разных металлов и сплавов могут быть неодинаковыми.
Молибден – ковкий переходный металл серо-стального цвета в компактном состоянии и черно-серого - в диспергированном.
Ниже представлены некоторые численные значения параметров, характеризующие молибден:
– плотность при 20С - г/см3
– атомная масса – 92,94 а.е.м;
Из Mo изготовляют сотовые панели космических летательных аппаратов, теплообменники, оболочки возвращающихся на землю ракет и капсул, тепловые экраны, обшивку кромок крыльев и стабилизаторы в сверхзвуковых самолетах
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
