Koppar: ledningsförmåga, egenskaper, egenskaper och tillämpningar

I många grenar av den moderna industrin är mycket stor utsträckning material såsom koppar. Den elektriska konduktiviteten hos denna metall är mycket hög. Detta förklarar möjligheten att dess tillämpning främst inom elektroteknik. Kopparledare erhålles med utmärkta prestanda. Naturligtvis är denna metall används inte bara i elektroteknik, men även i andra branscher. På grund av dess relevans inklusive dess egenskaper såsom resistens mot korrosiv förstörelse i vissa korrosiva miljöer, eldfasthet, plasticitet, etc.

historisk information

Koppar är en metall som människan känner till sedan urminnes tider. Det förklarar ett tidigt införande av människor med dessa material i första hand dess förekomst i naturen i form av nuggets. Många forskare tror att det var den första kopparmetall utvinnes från den person av syreföreningar. När stenarna värms bara i elden och snabbt kyls, vilket får dem att spricka. Senare kopparutvinningen började tillverka på bål med tillsats av kol och blåsbälgen. Förbättring av denna process slutligen ledde till skapandet av schaktugnen. Ännu senare, började metallen för att ta emot genom att oxidera smältnings malmer.

Koppar: ledningsförmåga material

I vilotillstånd, alla av olika metall fria elektroner runt kärnan. När en extern källa för exponering är anordnade i en sekvens och bli bärare av ström. Graden av metall förmåga att passera genom den förra kallas ledningsförmåga. Måttenheten i dess International SI Siemens definieras som en CM = 1 ohm ^-1.

Konduktiviteten hos koppar är mycket hög. Enligt denna indikator, överträffar det alla kända idag basmetaller. Bättre än hennes nuvarande passerar bara silver. Indikator ledningsförmåga koppar är 57h104 ^cm-1 vid en temperatur av 20 ° C. Tack vare denna sin egenskap denna metall är för närvarande den vanligaste av alla ledaren används i industriella och hushållsändamål.

Koppar fina tål konstant elektrisk belastning och även är tillförlitlig och hållbar. Dessutom är denna metall som kännetecknas av en hög smältpunkt och (1083,4 ° C). Detta i sin tur gör det möjligt för koppar under en lång tid för att arbeta i ett uppvärmt tillstånd. Som prevalensen strömledaren såsom aluminium kan bara konkurrera med metallen.

Effekten av föroreningar på ledningsförmågan hos koppar

Naturligtvis i vår tid för smältning av den röda metallen används mycket mer sofistikerade tekniker än i gamla tider. Men även i dag få mycket ren Cu är nästan omöjligt. Kopparn är alltid närvarande alla typer av förorening. Det kan vara, till exempel, kisel, järn eller beryllium. Under tiden, desto fler orenheter i koppar, desto mindre dess elektriska komponenten. För framställning av trådar, till exempel, är den lämplig endast tillräckligt med ren metall. Enligt specifikationer, för detta ändamål kan användas med den mängd koppar föroreningar som inte överstiger 0,1%.

Mycket ofta i denna metall den innehåller en viss procent av svavel, arsenik och antimon. Den första substansen reducerar signifikant duktilitet hos materialet. Konduktiviteten hos koppar och svavel varierar stort. denna blandning inte leda ström. Det är en bra isolator. Men den elektriska ledningsförmågan hos koppar svavel inte att påverka nästan alla sätt. Detsamma gäller för den termiska ledningsförmågan. Med antimon och arsenik är det tvärtom. Dessa element är i stånd att reducera den elektriska konduktiviteten hos koppar kraftigt.

legeringar

Alla typer av tillsatser kan användas i synnerhet för att förbättra hållfastheten hos ett sådant plastmaterial såsom koppar. Dess elektriska ledningsförmåga, de också minska. Men deras användning kan avsevärt förlänga livslängden på alla typer av produkter.

I de flesta fall, som styrkan höjande tillsats som används koppar Cd (0,9%). Resultatet är en kadmium brons. Dess konduktivitet är 90% av ledningsförmågan hos koppar. Ibland, i stället av kadmium som tillsatser används som aluminium. Konduktiviteten hos denna metall är 65% av samma figur koppar. Att öka styrkan av trådarna i form av tillsatser kan användas, och andra material och substanser - tenn, fosfor, krom, beryllium. Resultatet är en brons av ett visst märke. En förening av koppar med zink kallas mässing.

Egenskaper legeringar

Depend metall elektrisk ledningsförmåga kan inte bara på antalet föroreningar i dem, utan även på andra indikatorer. Exempelvis med ökande upphettningstemperaturen förmåga koppar ström som flyter genom den minskar. Den påverkar ledningsförmågan hos en tråd och med dess tillverkningsmetod. I hemmet och inom industrin kan användas som mjukglödgat koppartrådar och hårt dras. I den första varianten av förmågan att passera genom sig ovanför den aktuella.

Emellertid, den mest betydande effekten, naturligtvis, används tillsatser och deras kvantitet av den elektriska konduktiviteten hos koppar. Tabellen nedan visar läsaren med detaljerad information om möjligheten för strömmen att passera de vanligaste legeringar av metallen.

Den elektriska konduktiviteten hos mässing och koppar jämförbara. Emellertid, det första metall figur, naturligtvis, lite lägre. Men han och högre än brons. Som en mässingstråd används ganska brett. Ström passerar mindre av koppar, men samtidigt och kostar mindre. Oftast gjorda av mässing knyta kontakter, klämmor och olika delar för radioapparater.

Kopparlegeringar med hög resistans

Dessa ledarmaterial används huvudsakligen vid framställning av motstånd, reostater, elektriska instrument och apparater. Oftast används för detta ändamål kopparlegeringar konstantan och manganin. Resistiviteten hos de första (86% Cu, 12% Mn, 2% Ni) är 0,42 till 0,48 mikromho / m, och den andra (60% Cu, 40% Ni) - 0.48-0.52 mikromho / m.

Kommunikation med värmeledningskoefficient

Ledningsförmåga av koppar - 59.500.000 / m. Denna figur, såsom redan nämnts, är korrekt, men endast vid en temperatur mellan 20 ^° C värmeledningsförmåga av någon metall, och det finns en konduktivitet bindning. Etablerar hans lag Wiedemann - Franz. Den utförs på metaller vid höga temperaturer och uttrycks i följande formel: K / γ = π ^2/3 (k / e) ² T, där y - konduktiviteten, k - Boltzmanns konstant, e - elementär laddning.

Naturligtvis existerar en sådan anslutning och en metall, såsom koppar. Termisk och elektrisk ledningsförmåga har en mycket hög. På andra plats efter det är silver på båda dessa indikatorer.

Föreningen av koppar och aluminiumtrådar

Under de senaste åren inom hushåll och industri började användas allt högre elkraft. Under sovjettiden var ledningarna gjort mestadels från billiga aluminium. De nya kraven på dess prestanda, tyvärr, inte längre uppfyller. Idag därför i hemmet och inom industrin är ofta ändras till aluminiumtråd koppar. Den största fördelen med den senare, förutom eldfasthet, är att i den oxidativa processen för deras ledande egenskaper inte sänks.

Ofta modernisering av el-, aluminium- och koppartrådar måste vara ansluten. Att göra detta kommer inte direkt. Egentligen ledningsförmåga av aluminium och koppar skiljer sig inte alltför mycket. Men bara inom dessa metaller. Oxidera film av aluminium och koppar har olika egenskaper. På grund av detta, är konduktiviteten signifikant reducerad vid anslutningen. Oxidativ film av aluminium skiljer mycket högre resistans än koppar. Därför måste kombinationen av dessa två typer av ledare utföras enbart genom en speciell adapter. Det kan exempelvis vara, klippa, pasta innehållande skydda metaller från att uppstå oxid. Denna utföringsform används normalt med adaptrar anslutningstrådar på gatorna. I lokaler som används ofta korsningen klämma. Deras designen inkluderar en särskild skylt som eliminerar direkt kontakt mellan aluminium och koppar. I avsaknad av sådana ledare i hemmiljön, i stället för vridande trådar rekommenderas att direkt använda bricka och mutter till ett mellanliggande "brygga".

fysikaliska egenskaper

Således fann vi reda på vad den elektriska ledningsförmågan av koppar. Denna siffra kan variera beroende på märke av metallföroreningar. Men efterfrågan på koppar i branschen bestämts och dess andra fördelaktiga fysikaliska egenskaper, att få information om vilka det är möjligt i tabellen nedan.

kemiska egenskaper

Enligt sådana egenskaper av koppar, den elektriska ledningsförmågan och värmeledningsförmåga som är mycket hög och ligger mellan elementen i den första triaden grupp VIII, och den första alkaliska gruppen i det periodiska systemet. Genom dess grundläggande kemiska egenskaper inkluderar:

• tendens till komplex form;

• förmåga att producera färgade föreningar och olösliga sulfider.

Mest karakteristiska för koppar är tvåvärd tillstånd. Likheter med alkalimetaller har praktiskt taget ingen. Dess reaktivitet är också låg. I närvaro av CO ₂ eller den vattenfilm som bildas grön karbonat på kopparytan. Alla kopparsalter är giftiga substanser. Mono- och divalenta ange metallen bildar en mycket stabil komplexföreningar. Det högsta värdet för industrin är ammoniak.

Användningsområde

Den höga termiska och elektriska konduktiviteten hos koppar bestämmer dess bred tillämpning i olika industrier. Naturligtvis, de flesta av metall används i elektroteknik. Detta är dock inte det enda området i sin ansökan. Dessutom kan koppar användas:

• i smycken;

• i arkitektur;

• när man bygger vatten och värmesystem;

• i gasledningar.

För att producera olika typer av juveler huvudsakligen kopparlegering med guld. Detta ökar motståndet mot deformation av ornament och nötning. Arkitekturen kan användas för koppar beklädnad av tak och fasader. Den största fördelen med en sådan yta är tålig. Till exempel skivor av denna speciella metall med plätering taket är ett välkänt arkitektoniska landmärken - den katolska katedralen i den tyska staden Hildesheim. Koppar byggnadens tak skyddar dess inre utrymme för nästan 700 år.

ingenjörstjänster

De främsta fördelarna med koppar vattenledningar är också hållbarhet och tillförlitlighet. Dessutom är metallen kunna fästa speciella unika egenskaperna hos vatten, vilket gör det användbart för organismen. Att montera rörledningar och upphettning av kopparröret också idealiskt lämpad - främst på grund av dess korrosionsbeständighet och duktilitet. När akut tryckökning sådana linjer tåla mycket större belastning än stål. Den enda nackdelen med kopparrören är deras höga kostnader.