Что такое проводник электрического тока. Классификация материалов по отношению к способности проводить электрический ток

Все материалы, существующие в природе, различаются своими электрическими свойствами. Таким образом, из всего многообразия физических веществ в отдельные группы выделяются диэлектрические материалы и проводники электрического тока.

Что представляют собой проводники?

Проводник – это такой материал, особенностью которого является наличие в составе свободно передвигающихся заряженных частиц, которые распространены по всему веществу.

Проводящими электрический ток веществами являются расплавы металлов и сами металлы, недистиллированная вода, раствор солей, влажный грунт, человеческое тело.

Металл – это самый лучший проводник электрического тока. Также и среди неметаллов есть хорошие проводники, например, углерод.

Все, существующие в природе проводники электрического тока, характеризуются двумя свойствами:

• показатель сопротивления;
• показатель электропроводности.

Сопротивление возникает из-за того, что электроны при движении испытывают столкновение с атомами и ионами, которые являются своеобразным препятствием. Именно поэтому проводникам присвоена характеристика электрического сопротивления. Обратной сопротивлению величиной является электропроводность.

Электропроводность – это характеристика (способность) физического вещества проводить ток. Поэтому свойствами надежного проводника являются низкое сопротивление потоку движущихся электронов и, следовательно, высокая электропроводность. То есть, лучший проводник характеризуется большим показателем проводимости.

Например кабельная продукция : медный кабель обладает большей электропроводностью по сравнению с алюминиевым.

Что представляют собой диэлектрики?

Диэлектрики – это такие физические вещества, в которых при заниженных температурах отсутствуют электрические заряды. В состав таких веществ входят лишь атомы нейтрального заряда и молекулы. Заряды нейтрального атома имеют тесную связь друг с другом, поэтому лишены возможности свободного перемещения по всему веществу.

Самым лучшим диэлектриком является газ. Другие непроводящие электрический ток материалы – это стеклянные, фарфоровые, керамические изделия, а также резина, картон, сухое дерево, смолы и пластмассы.

Диэлектрические предметы – это изоляторы, свойства которых главным образом зависимы от состояния окружающей атмосферы. Например, при высокой влажности некоторые диэлектрические материалы частично лишаются своих свойств.

Проводники и диэлектрики широко используются в сфере электротехники для решения различных задач.

Например, вся кабельно-проводниковая продукция изготавливается из металлов, как правило, из меди или алюминия. Оболочка проводов и кабелей полимерная, также, как и вилках всех электрических приборов. Полимеры – отличные диэлектрики, которые не допускают пропуска заряженных частиц.

Серебряные, золотые и платиновые изделия – очень хорошие проводники. Но их отрицательная характеристика, которая ограничивает использование, состоит в очень высокой стоимости.

Поэтому применяются такие вещества в сферах, где качество гораздо важнее цены, которая за него уплачивается (оборонная промышленность и космос).

Медные и алюминиевые изделия также являются хорошими проводниками, при этом имеют не столь высокую стоимость. Следовательно, использование медных и алюминиевых проводов распространено повсеместно.

Вольфрамовые и молибденовые проводники имеют менее хорошие свойства, поэтому используются в основном в лампочках накаливания и нагревательных элементах высокой температуры. Плохая электропроводность может существенно нарушить работу электросхемы.

Диэлектрики также различаются между собой своими характеристиками и свойствами. Например, в некоторых диэлектрических материалах также присутствуют свободные электрически заряды, пусть и в небольшом количестве. Свободные заряды возникают из-за тепловых колебаний электронов, т.е. повышение температуры все-таки в некоторых случаях провоцирует отрыв электронов от ядра, что понижает изоляционные свойства материала.

Некоторые изоляторы отличаются большим числом «оторванных» электронов, что говорит о плохих изоляционных свойствах.

Самый лучший диэлектрик – полный вакуум, которого очень трудно добиться на планете Земля.

Полностью очищенная вода также имеет высокие диэлектрические свойства, но таковой даже не существует в реальности. При этом стоит помнить, что присутствие каких-либо примесей в жидкости наделяет ее свойствами проводника.

Главный критерий качества любого диэлектрического материала – это степень соответствия возложенным на него функциям в конкретной электрической схеме. Например, если свойства диэлектрика таковы, что утечка тока совсем незначительная и не приносит никакого ущерба работе схемы, то диэлектрик является надежным.

Что такое полупроводник?

Промежуточное место между диэлектриками и проводниками занимают полупроводники. Главное отличие проводников заключается в зависимости степени электропроводности от температуры и количества примесей в составе. При том материалу свойственны характеристики и диэлектрика, и проводника.

С ростом температуры электропроводность полупроводников растет, а степень сопротивления при этом падает. При понижении температуры сопротивление стремится к бесконечности. То есть, при достижении нулевой температуры полупроводники начинают вести себя как изоляторы.

Полупроводниками являются кремний и германий.

Вещества, по которым передаются электрические заряды, называют проводниками электричества.

Хорошие проводники электричества — металлы, почва, растворы солей, кислот или щелочей в воде, графит. Тело человека также проводит электричество.

Из металлов лучшие проводники электричества серебро, медь и алюминий, поэтому провода электрической сети чаще всего делают из меди или алюминия.

Вещества, по которым заряды не передаются, называют непроводниками (или изоляторами). К хорошим изоляторам относятся эбонит, янтарь, фарфор, резина, различные , шелк, керосин, масла. Изоляторы (например, резиновую оболочку кабеля) применяют для изоляции проводов, по которым течет ток, от внешних предметов.

Вопросы

1. Какие вещества называют проводниками электричества?
2. Какие вещества называют изоляторами?
3. Назовите проводники и изоляторы электричества.

Электрическая цепь и ее составные части

Источником электрического тока может служить батарея (гальванический элемент).

На электростанции электрический ток вырабатывают генераторы, приводимые в действие от паровых и гидравлических турбин.

Электродвигатели, лампы, плитки, работающие от электрического тока, называют приемниками или потребителями. Электрическую энергию доставляют к приемнику по проводам.

Чтобы включать и выключать в нужное время приемники электричества, применяют выключатели. Источник тока, приемники и выключатели, соединенные между собой проводами, составляют электрическую цепь.

Чтобы в цепи был ток, она должна быть замкнутой, т. е. состоять только из проводников электричества. Если в каком-нибудь месте провод оборвется или вместо него будет поставлен изолятор, ток в цели прекратится. Такую цепь называют разомкнутой.

Вопросы

1. Какова роль источника тока в цепи?
2. Из каких частей состоит электрическая цепь?
3. Что такое замкнутая цепь? разомкнутая?
4. Какие приемники или потребители вы знаете?

Электрические схемы

Изучая географию, вы пользуетесь планом и картой. На плане и карте при помощи условных топографических знаков нанесены леса, селения, горы и реки.

В электротехнике тоже применяют карту-чертеж. На таком чертеже условными обозначениями изображают источники, приемники, выключатели, провода и изделия, из которых состоит электрическая цепь, а также соединения между ними. Такой чертеж называют электрической схемой.

Зная условные обозначения (смотрите таблицу ниже), нетрудно разобраться в электрической схеме. Если на одной и той же схеме повторяются одинаковые обозначения, то около условных знаков ставят числа, а в прилагаемой к схеме табличке указывают размер, тип и назначение.

Вопросы

1. Что представляет собой электрическая схема?
2. Что изображают на электрической схеме?

Условные обозначения составных частей электрической цепи на схемах

«Слесарное дело», И. Г.Спиридонов,
Г.П.Буфетов, В.Г.Копелевич

В штепсельную розетку при помощи штепсельных вилок включают в электрическую цепь переносные осветительные или соединительные шнуры электробытовых приборов. В основании из изоляционного материала штепсельной розетки укреплены два латунных гнезда, к которым присоединяют провода от электрической сети. Штепсельная розетка Штепсельная вилка состоит из корпуса с отверстием для шнура. В корпусе из изоляционного материала имеются металлические втулки…

В производственных помещениях, помимо выключателей, устанавливают общие рубильники. В больших домах рубильники позволяют отключить сразу целый участок электрической сети (например, этаж или группу квартир). В школе рубильники устанавливают в распределительных закрытых щитах учебных мастерских, где они служат для включения электродвигателей различных станков. Рубильники бывают: одно-, двух- и трехполюсные. Рубильники а — однополюсный; б — двухполюсный;…

Часто приходится присоединять провода электрического шнура к патрону, выключателю, штепсельной розетке и к зажимам электроприборов. Для этого концы подключаемых проводов чаще всего заделывают кольцом, если их надевают на болты, иногда — тычком, когда их вставляют в специальные втулки и крепят винтами. Заделка концов проводов а — кольцом; б — тычком. При заделке кольцом концы проводов…

Если прибор не работает, то следует: включением настольной или специальной контрольной лампы проверить, исправна ли штепсельная розетка; при исправной розетке проконтролировать включением той же лампы, не повреждены ли шнур прибора и контакты штепсельной вилки. Если штепсельные розетка и вилка, а также шнур исправны, поврежден сам прибор. Прибор может не действовать, если перегорел нагревательный элемент или…

К основным электрическим величинам электрической цепи относятся сила тока, напряжение и сопротивление. Сила тока Под силой тока понимают электрический заряд, проходящий через поперечное сечение провода в единицу времени. Пользуясь выражениями «сила тока», «сильный ток», «слабый ток», мы должны знать, что означают эти выражения. Выражение «сильный ток» означает, что по цепи в единицу времени протекает большой…

Ценность металлов напрямую определяется их химическими и физическими свойствами. В случае с таким показателем, как электропроводимость, эта связь не так прямолинейна. Самый электропроводный металл, если измерять данный показатель при комнатной температуре (+20 °C), — серебро.

Но высокая стоимость ограничивает применение деталей из серебра в электротехнике и микроэлектронике. Серебряные элементы в таких приборах применяются только в случае экономической целесообразности.

Физический смысл проводимости

Использование металлических проводников имеет давнишнюю историю. Ученые и инженеры, работающие в областях науки и техники, использующих электроэнергию, давно определились с материалами для проводов, клемм, контактов, и т. д. Определить самый электропроводный металл в мире помогает физическая величина, называемая электрической проводимостью.

Понятие проводимости обратно электрическому сопротивлению. Количественное выражение проводимости связано с единицей сопротивления, которое в международной системе единиц (СИ) измеряется в Омах. Единица в системе СИ — сименс. Русское обозначение этой единицы — См, интернациональное — S. Электрической проводимостью в 1 См обладает участок электрической сети с сопротивлением в 1 Ом.

Удельная проводимость

Мера способности вещества проводить электроток называется Самым высоким подобным показателем обладает самый электропроводный металл. Эта характеристика может быть определена для любого вещества или среды инструментально и имеет числовое выражение. цилиндрического проводника единичной длины и единичной площади сечения связана с удельным сопротивлением данного проводника.

Системной единицей удельной проводимости является сименс на метр — См/м. Чтобы выяснить, какой из металлов самый электропроводный металл в мире, достаточно сравнить их удельную проводимость, определенную экспериментально. Можно определить удельное сопротивление при помощи специального прибора — микроомметра. Эти характеристики являются обратнозависимыми.

Проводимость металлов

Само понятие как направленного потока заряженных частиц кажется более гармоничным для веществ, основанных на кристаллических решетках свойственных металлам. Носителями зарядов при возникновении электрического тока в металлах являются свободные электроны, а не ионы, как это бывает в жидких средах. Экспериментально установлено, что при возникновении тока в металлах не происходит переноса частиц вещества между проводниками.

Металлические вещества отличаются от других более свободными связями на атомарном уровне. Внутреннее устройство металлов отличается присутствием большого числа «одиноких» электронов. которые при малейшем воздействии электромагнитных сил образуют направленный поток. Поэтому не зря именно металлы являются лучшими проводниками электрического тока, и именно такие молекулярные взаимодействия отличают самый электропроводный металл. На особенностях структуры кристаллической решетки металлов основано еще одно их специфическое свойство — высокая теплопроводность.

Топ лучших проводников — металлов

4 металла, имеющие практическое значение для их применения в качестве электропроводников распределяются в следующем порядке относительно величины удельной проводимости, измеряемой в См/м:

1. Серебро — 62 500 000.
2. Медь — 59 500 000.
3. Золото — 45 500 000.
4. Алюминий — 38 000 000.

Видно, что самый электропроводный металл — серебро. Но подобно золоту, оно используется для организации электрической сети лишь в особых специфических случаях. Причина — высокая стоимость.

Зато медь и алюминий — самый распространенный вариант для электроприборов и кабельной продукции благодаря низкому сопротивлению электрическому току и ценовой доступности. Другие металлы применяются в качестве проводников редко.

Факторы, влияющие на проводимость металлов

Даже самый электропроводный металл снижает свою проводимость, если в нём присутствуют другие добавки и примеси. У сплавов иная, чем у «чистых» металлов, структура кристаллической решетки. Она отличается нарушением в симметрии, трещинами и другими дефектами. Снижается проводимость и при повышении температуры окружающей среды.

Повышенное сопротивление, присущее сплавам, находит применение в нагревательных элементах. Неслучайно для изготовления рабочих элементов электропечей, обогревателей применяют нихром, фехраль и другие сплавы.

Самый электропроводный металл — это драгоценное серебро, больше используемое ювелирами, для чеканки монет и т. д. Но и в технике и приборостроении его особые химические и физические свойства находят широкое применение. Например, кроме использования в узлах и агрегатах с пониженным сопротивлением, серебряное напыление предохраняет контактные группы от окисления. Уникальные свойства серебра и сплавов на его основе часто делают его применение оправданным, несмотря на высокую стоимость.

При изучении тепловых явлений говорилось, что по способности проводить теплоту вещества делятся на хорошие и плохие проводники тепла.

По способности передавать электрические заряды вещества также делятся на несколько классов: проводники, полупроводники и непроводники электричества.

Проводниками называют тела, через которые электрические заряды могут переходить от заряженного тела к незаряженному.

Хорошие проводники электричества — это металлы, почва, вода с растворёнными в ней солями, кислотами или щелочами, графит. Тело человека также проводит электричество. Это можно обнаружить на опыте. Дотронемся до заряженного электроскопа рукой. Листочки тотчас опустятся. Заряд с электроскопа уходит по нашему телу через пол комнаты в землю.

а — железо; б — графит

Из металлов лучшие проводники электричества — серебро, медь, алюминий.

Непроводниками называют такие тела, через которые электрические заряды не могут переходить от заряженного тела к незаряженному.

Непроводниками электричества, или диэлектриками , являются эбонит, янтарь, фарфор, резина, различные пластмассы, шёлк, капрон, масла, воздух (газы). Изготовленные из диэлектриков тела называют изоляторами (от итал. изоляро — уединять).

а — янтарь; б — фарфор

Полупроводниками называют тела, которые по способности передавать электрические заряды занимают промежуточное положение между проводниками и диэлектриками.

В природе полупроводники распространены достаточно широко. Это оксиды и сульфиды металлов, некоторые органические вещества и др. Наибольшее применение в технике нашли германий и кремний.

Полупроводники при низкой температуре не проводят электрический ток и являются диэлектриками. Однако при повышении температуры в полупроводнике начинает резко увеличиваться число носителей электрического заряда, и он становится проводником.

Почему это происходит? У полупроводников, таких как кремний и германий, в узлах кристаллической решётки атомы колеблются около своих положений равновесия, и уже при температуре 20 °С это движение становится настолько интенсивным, что химические связи между соседними атомами могут разорваться. При дальнейшем повышении температуры валентные электроны (электроны, находящиеся на внешней оболочке атома) атомов полупроводников становятся свободными, и под действием электрического поля в полупроводнике возникает электрический ток.

Характерной особенностью полупроводников является возрастание их проводимости с повышением температуры. У металлов же при повышении температуры проводимость уменьшается.

Способность полупроводников проводить электрический ток возникает также при воздействии на них света, потока быстрых частиц, введении примесей и др.

а — германий; б- кремний

Изменение электропроводности полупроводников под действием температуры позволило применять их в качестве термометров для замера температуры окружающей среды, широко применяют в технике. С его помощью контролируют и поддерживают температуру на определённом уровне.

Повышение электропроводности вещества под воздействием света носит название фотопроводимость . Основанные на этом явлении приборы называют фотосопротивлениями . Фотосопротивления применяются для сигнализации и в управлении производственными процессами на расстоянии, сортировке изделий. С их помощью в экстренных ситуациях автоматически останавливаются станки и конвейеры, предупреждая несчастные случаи.

Благодаря удивительным свойствам полупроводников, они широко используются при создании транзисторов, тиристоров, полупроводниковых диодов, фоторезисторов и другой сложнейшей аппаратуры. Применение интегральных микросхем в теле-, радио- и компьютерных приборах позволяет создавать устройства небольших, а порой и ничтожно малых размеров.

Вопросы

1. На какие группы делят вещества по способности передавать электрические заряды?
2. Какой характерной особенностью обладают полупроводники?
3. Перечислите области применения полупроводниковых приборов.

Упражнение 22

1. Почему заряженный электроскоп разряжается, если его шарика коснуться рукой?
2. Почему стержень электроскопа изготавливают из металла?
3. К шарику незаряженного электроскопа подносят тело, заряженное положительно, не касаясь его. Какой заряд возникнет на листочках электроскопа?

Это любопытно…

Способность тела к электризации определяется наличием свободных зарядов. В полупроводниках концентрация носителей свободного заряда увеличивается с ростом температуры.

Проводимость, которая осуществляется свободными электронами (рис. 43), называется электронной проводимостью полупроводника или проводимостью n-типа (от лат. negativus — отрицательный). При отрыве электронов от атомов германия в местах разрыва образуются свободные места, которые не заняты электронами. Эти вакансии получили название «дырки». В области образования дырки возникает избыточный положительный заряд. Вакантное место может быть занято другим электроном.

Электрон, перемещаясь в полупроводнике, создаёт возможность заполнения одних дырок и образования других. Возникновение новой дырки сопровождается появлением свободного электрона, т. е. идёт непрерывное образование пар электрон — дырка. В свою очередь, заполнение дырок приводит к уменьшению числа свободных электронов. Если кристалл поместить в электрическое поле, то будет происходить перемещение не только электронов, но и дырок. Направление перемещения дырок противоположно направлению движения электронов.

Проводимость, которая возникает в результате перемещения дырок в полупроводнике, называется дырочной проводимостью или проводимостью р-типа (от лат. positivus — положительный). Полупроводники подразделяют на чистые полупроводники, примесные полупроводники n-типа, примесные полупроводники р-типа.

Чистые полупроводники обладают собственной проводимостью. В создании тока участвуют свободные заряды двух типов: отрицательные (электроны) и положительные (дырки). В чистом полупроводнике концентрация свободных электронов и дырок одинакова.

При введении в полупроводник примесей возникает примесная проводимость. Изменяя концентрацию примеси, можно менять и число носителей заряда того или иного знака, т. е. создавать полупроводники с преимущественной концентрацией отрицательного или положительного заряда. Примесные полупроводники n-типа обладают электронной проводимостью. Основными носителями заряда являются электроны, а неосновными — дырки.

Примесные полупроводники р-типа обладают дырочной проводимостью. Основными носителями заряда являются дырки, а неосновными — электроны.

Представляет собой соединение полупроводников р- и л-типа. Сопротивление области контакта зависит от направления тока. Если диод включить в цепь, чтобы область кристалла с электронной проводимостью n-типа была подсоединена к положительному полюсу, а область с дырочной проводимостью р-типа к отрицательному полюсу, то тока в цепи не будет, так как переход электронов из n-области в р-область затрудняется.

Если р-область полупроводника подключить к положительному полюсу, а n-область к отрицательному, то в этом случае ток проходит через диод. За счёт диффузии основных носителей тока в чужой полупроводник в области контакта образуется двойной электрический слой, препятствующий движению зарядов. Внешнее поле, направленное от р к n, частично компенсирует действие этого слоя, и при увеличении напряжения ток быстро возрастает.

Cтраница 1

Проводник электричества — это твердое тело, в котором есть много свободных электронов. Электроны могут двигаться в веществе свободно, но не могут покидать поверхности. В металле бывает так много свободных электронов, что всякое электрическое поле приводит многие из них в движение. И либо возникший таким образом ток электронов должен непрерывно поддерживать свое существование за счет внешних источников энергии, либо движение электронов прекращается, как только они разрядят источники, вызвавшие поле вначале. В условиях электростатики мы не рассматриваем непрерывных источников тока (о них мы будем говорить в магнитостатике), так что электроны движутся только до тех пор, пока не расположатся так, что повсюду внутри проводника создастся нулевое электрическое поле. Как правило, это происходит в малые доли секунды. Если бы осталось внутри хоть какое-нибудь поле, оно бы вынудило двигаться еще какие-то электроны; возможно только такое электростатическое решение, когда поле всюду внутри равно нулю.  

Проводник электричества характеризуется тем, что его электроны очень подвижны.  

Проводники электричества бывают двух родов — соответственно характеру движения — по ним электрического тока.  

Проводники электричества — тела, в которых могут быть созданы электрические токи проводимости.  

Проводники электричества — тола, п которых могут возникать электрические токи. Электрические токи могут возникать в том случае, когда в телах существуют или образуются носители электрических зарядов. Такое упорядоченное движение электрических зарядов и представляет собой электрический ток. В электролитах носителями зарядов являются ионы — части молекул растворенного вещества.  

Проводники электричества — тела, в которых могут быть созданы электрические токи.  

Пусть проводник электричества, заключенный в трубку (см. рис. VIII.  

Поскольку проводником электричества является вода, заключенная в порах породы, для интерпретации кривых электрического каротажа необходимо знать факторы, влияющие на сопротивление воды. Чистая от примесей вода не проводит электрический ток. Растворенные в воде соли образуют заряженные ионы, которые переносят электроны или электрические заряды. Проводимость раствора определяется концентрацией и мобильностью ионов. Мобильность ионов в растворе зависит от двух факторов — природы ионов и температуры. Ион каждого химического соединения обладает своей подвижностью. Однако определение проводимости раствора на основании химического анализа и использования данных о мобильности отдельных ионов является непрактичным.  

У всех проводников электричества наблюдаются флуктуации электрического напряжения (тока), или шумы. В полупроводниковых диодах следует различать четыре основные составляющие внутреннего шума: тепловой шум, дробовой шум, 1 / / — шум, шум в области пробоя р-п перехода на обратной ветви вольтамперной характеристики.  

Проводник в физике определение. Что такое проводник и диэлектрик

При изучении тепловых явлений говорилось, что по способности проводить теплоту вещества делятся на хорошие и плохие проводники тепла.

По способности передавать электрические заряды вещества также делятся на несколько классов: проводники, полупроводники и непроводники электричества.

Проводниками называют тела, через которые электрические заряды могут переходить от заряженного тела к незаряженному.

Хорошие проводники электричества — это металлы, почва, вода с растворёнными в ней солями, кислотами или щелочами, графит. Тело человека также проводит электричество. Это можно обнаружить на опыте. Дотронемся до заряженного электроскопа рукой. Листочки тотчас опустятся. Заряд с электроскопа уходит по нашему телу через пол комнаты в землю.

а — железо; б — графит

Из металлов лучшие проводники электричества — серебро, медь, алюминий.

Непроводниками называют такие тела, через которые электрические заряды не могут переходить от заряженного тела к незаряженному.

Непроводниками электричества, или диэлектриками , являются эбонит, янтарь, фарфор, резина, различные пластмассы, шёлк, капрон, масла, воздух (газы). Изготовленные из диэлектриков тела называют изоляторами (от итал. изоляро — уединять).

а — янтарь; б — фарфор

Полупроводниками называют тела, которые по способности передавать электрические заряды занимают промежуточное положение между проводниками и диэлектриками.

В природе полупроводники распространены достаточно широко. Это оксиды и сульфиды металлов, некоторые органические вещества и др. Наибольшее применение в технике нашли германий и кремний.

Полупроводники при низкой температуре не проводят электрический ток и являются диэлектриками. Однако при повышении температуры в полупроводнике начинает резко увеличиваться число носителей электрического заряда, и он становится проводником.

Почему это происходит? У полупроводников, таких как кремний и германий, в узлах кристаллической решётки атомы колеблются около своих положений равновесия, и уже при температуре 20 °С это движение становится настолько интенсивным, что химические связи между соседними атомами могут разорваться. При дальнейшем повышении температуры валентные электроны (электроны, находящиеся на внешней оболочке атома) атомов полупроводников становятся свободными, и под действием электрического поля в полупроводнике возникает электрический ток.

Характерной особенностью полупроводников является возрастание их проводимости с повышением температуры. У металлов же при повышении температуры проводимость уменьшается.

Способность полупроводников проводить электрический ток возникает также при воздействии на них света, потока быстрых частиц, введении примесей и др.

а — германий; б- кремний

Изменение электропроводности полупроводников под действием температуры позволило применять их в качестве термометров для замера температуры окружающей среды, широко применяют в технике. С его помощью контролируют и поддерживают температуру на определённом уровне.

Повышение электропроводности вещества под воздействием света носит название фотопроводимость . Основанные на этом явлении приборы называют фотосопротивлениями . Фотосопротивления применяются для сигнализации и в управлении производственными процессами на расстоянии, сортировке изделий. С их помощью в экстренных ситуациях автоматически останавливаются станки и конвейеры, предупреждая несчастные случаи.

Благодаря удивительным свойствам полупроводников, они широко используются при создании транзисторов, тиристоров, полупроводниковых диодов, фоторезисторов и другой сложнейшей аппаратуры. Применение интегральных микросхем в теле-, радио- и компьютерных приборах позволяет создавать устройства небольших, а порой и ничтожно малых размеров.

Вопросы

1. На какие группы делят вещества по способности передавать электрические заряды?
2. Какой характерной особенностью обладают полупроводники?
3. Перечислите области применения полупроводниковых приборов.

Упражнение 22

1. Почему заряженный электроскоп разряжается, если его шарика коснуться рукой?
2. Почему стержень электроскопа изготавливают из металла?
3. К шарику незаряженного электроскопа подносят тело, заряженное положительно, не касаясь его. Какой заряд возникнет на листочках электроскопа?

Это любопытно…

Способность тела к электризации определяется наличием свободных зарядов. В полупроводниках концентрация носителей свободного заряда увеличивается с ростом температуры.

Проводимость, которая осуществляется свободными электронами (рис. 43), называется электронной проводимостью полупроводника или проводимостью n-типа (от лат. negativus — отрицательный). При отрыве электронов от атомов германия в местах разрыва образуются свободные места, которые не заняты электронами. Эти вакансии получили название «дырки». В области образования дырки возникает избыточный положительный заряд. Вакантное место может быть занято другим электроном.

Электрон, перемещаясь в полупроводнике, создаёт возможность заполнения одних дырок и образования других. Возникновение новой дырки сопровождается появлением свободного электрона, т. е. идёт непрерывное образование пар электрон — дырка. В свою очередь, заполнение дырок приводит к уменьшению числа свободных электронов. Если кристалл поместить в электрическое поле, то будет происходить перемещение не только электронов, но и дырок. Направление перемещения дырок противоположно направлению движения электронов.

Проводимость, которая возникает в результате перемещения дырок в полупроводнике, называется дырочной проводимостью или проводимостью р-типа (от лат. positivus — положительный). Полупроводники подразделяют на чистые полупроводники, примесные полупроводники n-типа, примесные полупроводники р-типа.

Чистые полупроводники обладают собственной проводимостью. В создании тока участвуют свободные заряды двух типов: отрицательные (электроны) и положительные (дырки). В чистом полупроводнике концентрация свободных электронов и дырок одинакова.

При введении в полупроводник примесей возникает примесная проводимость. Изменяя концентрацию примеси, можно менять и число носителей заряда того или иного знака, т. е. создавать полупроводники с преимущественной концентрацией отрицательного или положительного заряда. Примесные полупроводники n-типа обладают электронной проводимостью. Основными носителями заряда являются электроны, а неосновными — дырки.

Примесные полупроводники р-типа обладают дырочной проводимостью. Основными носителями заряда являются дырки, а неосновными — электроны.

Представляет собой соединение полупроводников р- и л-типа. Сопротивление области контакта зависит от направления тока. Если диод включить в цепь, чтобы область кристалла с электронной проводимостью n-типа была подсоединена к положительному полюсу, а область с дырочной проводимостью р-типа к отрицательному полюсу, то тока в цепи не будет, так как переход электронов из n-области в р-область затрудняется.

Если р-область полупроводника подключить к положительному полюсу, а n-область к отрицательному, то в этом случае ток проходит через диод. За счёт диффузии основных носителей тока в чужой полупроводник в области контакта образуется двойной электрический слой, препятствующий движению зарядов. Внешнее поле, направленное от р к n, частично компенсирует действие этого слоя, и при увеличении напряжения ток быстро возрастает.

Способность проводить электрический ток имеют не только металлы. При некоторых условиях эту способность приобретают тазы и жидкости.

Свойство химического элемента проводить электрический ток или быть диэлектриком (изолятором) зависит от наличия в нем свободных заряженных частиц. В металлах это электрон – частица, вращающаяся вокруг атома. Вместе электроны и атомы составляют молекулу. В молекуле водорода вокруг атома вращается один электрон. У меди их – 39.

Электроны распределяются группами на разном удалении от атомного ядра. Самая дальняя группа электронов у электропроводящих материалов имеет неустойчивую связь с ядром. При появлении электрического поля они приходят в движение и создают электрический ток.

Электрическое поле всегда распространяется со скоростью света. А вот скорость движения электронов очень мала: десятки сантиметров в секунду. Объясняется это столкновениями при движении электронов с элементами кристаллической решетки проводника. Чем больше этих столкновений, тем хуже проводит материал электрический ток.

Удельное сопротивление

Способность лучше или хуже проводить ток определяется удельным сопротивлением — ⍴ (ро). Вот удельные сопротивления некоторых металлов, применяемых в электротехнике.

Удельное сопротивление зависит от температуры. Чем она ниже, тем сопротивление меньше. Объясняется это тем, что с уменьшением температуры электроны меньше совершают хаотичных движений и меньше сталкиваются. При температуре абсолютного нуля (-273˚С) движение прекращается. У большинства материалов при этом способность проводить ток резко исчезает, но у некоторых возникает явление сверхпроводимости , когда удельное сопротивление равно нулю. При этом величина тока в проводнике ничем не ограничивается.

Сопротивление, ток и мощность

Электрическое сопротивление (R) проводника измеряется в Омах и зависит еще и от его геометрических размеров:

S – площадь сечения проводника в м 2 , l – его длина в метрах. Ток через проводник измеряется в амперах и подчиняется закону Ома для участка цепи:

U – напряжение в вольтах. Мощность , выделяющаяся на проводнике под действием электрического тока, равна:

Теперь возьмем одинаковых размеров проводники из разных материалов и будем пропускать через них один и тот же ток. Как видно из формул, чем больше у проводника удельное сопротивление, тем большая мощность выделится на нем при прохождении электрического тока.

Вот поэтому для одного и того же тока сечение алюминиевого кабеля нужно больше, чем медного. Медный нагреется до температуры, при которой расплавится изоляция, при большем токе.

Применение нихрома для изготовления нагревательных элементов объясняется его высоким удельным сопротивлением и стойкостью к расплавлению. Тугоплавкость и повышенное удельное сопротивление позволили использовать вольфрам для изготовления нитей накала электроламп.

Золото проводит ток чуть лучше алюминия, но применяется в электронике только из-за того, что не образует окислов.

Направление электрического тока

В зависимости от характера движения зарядов электрический ток разделяется на:

• постоянный , когда движение происходит в одном направлении;
• переменный , когда направление движения постоянно меняется.

В наших сетях ток – переменный, частотой 50 Гц. Он 100 раз в секунду изменяет направление движения на противоположное. Переменный ток имеет преимущество перед постоянным: величину напряжения можно изменять при помощи несложных устройств – трансформаторов.

Постоянный ток может быть получен из переменного и наоборот.

И напоследок – интересный казус. В электротехнике принято считать за направление постоянного тока направление движения положительных зарядов – от плюса к минусу. На самом же деле движутся отрицательно заряженные частицы – электроны. Дело в том, что ученые приняли такое направление до открытия электрона, и оно сохранилось до сих пор.

Вещества, по которым передаются электрические заряды, называют проводниками электричества.

Хорошие проводники электричества — металлы, почва, растворы солей, кислот или щелочей в воде, графит. Тело человека также проводит электричество.

Из металлов лучшие проводники электричества серебро, медь и алюминий, поэтому провода электрической сети чаще всего делают из меди или алюминия.

Вещества, по которым заряды не передаются, называют непроводниками (или изоляторами). К хорошим изоляторам относятся эбонит, янтарь, фарфор, резина, различные , шелк, керосин, масла. Изоляторы (например, резиновую оболочку кабеля) применяют для изоляции проводов, по которым течет ток, от внешних предметов.

Вопросы

1. Какие вещества называют проводниками электричества?
2. Какие вещества называют изоляторами?
3. Назовите проводники и изоляторы электричества.

Электрическая цепь и ее составные части

Источником электрического тока может служить батарея (гальванический элемент).

На электростанции электрический ток вырабатывают генераторы, приводимые в действие от паровых и гидравлических турбин.

Электродвигатели, лампы, плитки, работающие от электрического тока, называют приемниками или потребителями. Электрическую энергию доставляют к приемнику по проводам.

Чтобы включать и выключать в нужное время приемники электричества, применяют выключатели. Источник тока, приемники и выключатели, соединенные между собой проводами, составляют электрическую цепь.

Чтобы в цепи был ток, она должна быть замкнутой, т. е. состоять только из проводников электричества. Если в каком-нибудь месте провод оборвется или вместо него будет поставлен изолятор, ток в цели прекратится. Такую цепь называют разомкнутой.

Вопросы

1. Какова роль источника тока в цепи?
2. Из каких частей состоит электрическая цепь?
3. Что такое замкнутая цепь? разомкнутая?
4. Какие приемники или потребители вы знаете?

Электрические схемы

Изучая географию, вы пользуетесь планом и картой. На плане и карте при помощи условных топографических знаков нанесены леса, селения, горы и реки.

В электротехнике тоже применяют карту-чертеж. На таком чертеже условными обозначениями изображают источники, приемники, выключатели, провода и изделия, из которых состоит электрическая цепь, а также соединения между ними. Такой чертеж называют электрической схемой.

Зная условные обозначения (смотрите таблицу ниже), нетрудно разобраться в электрической схеме. Если на одной и той же схеме повторяются одинаковые обозначения, то около условных знаков ставят числа, а в прилагаемой к схеме табличке указывают размер, тип и назначение.

Вопросы

1. Что представляет собой электрическая схема?
2. Что изображают на электрической схеме?

Условные обозначения составных частей электрической цепи на схемах

«Слесарное дело», И.Г.Спиридонов,
Г.П.Буфетов, В.Г.Копелевич

В штепсельную розетку при помощи штепсельных вилок включают в электрическую цепь переносные осветительные или соединительные шнуры электробытовых приборов. В основании из изоляционного материала штепсельной розетки укреплены два латунных гнезда, к которым присоединяют провода от электрической сети. Штепсельная розетка Штепсельная вилка состоит из корпуса с отверстием для шнура. В корпусе из изоляционного материала имеются металлические втулки…

В производственных помещениях, помимо выключателей, устанавливают общие рубильники. В больших домах рубильники позволяют отключить сразу целый участок электрической сети (например, этаж или группу квартир). В школе рубильники устанавливают в распределительных закрытых щитах учебных мастерских, где они служат для включения электродвигателей различных станков. Рубильники бывают: одно-, двух- и трехполюсные. Рубильники а — однополюсный; б — двухполюсный;…

Часто приходится присоединять провода электрического шнура к патрону, выключателю, штепсельной розетке и к зажимам электроприборов. Для этого концы подключаемых проводов чаще всего заделывают кольцом, если их надевают на болты, иногда — тычком, когда их вставляют в специальные втулки и крепят винтами. Заделка концов проводов а — кольцом; б — тычком. При заделке кольцом концы проводов…

Если прибор не работает, то следует: включением настольной или специальной контрольной лампы проверить, исправна ли штепсельная розетка; при исправной розетке проконтролировать включением той же лампы, не повреждены ли шнур прибора и контакты штепсельной вилки. Если штепсельные розетка и вилка, а также шнур исправны, поврежден сам прибор. Прибор может не действовать, если перегорел нагревательный элемент или…

К основным электрическим величинам электрической цепи относятся сила тока, напряжение и сопротивление. Сила тока Под силой тока понимают электрический заряд, проходящий через поперечное сечение провода в единицу времени. Пользуясь выражениями «сила тока», «сильный ток», «слабый ток», мы должны знать, что означают эти выражения. Выражение «сильный ток» означает, что по цепи в единицу времени протекает большой…

Все вещества в зависимости от электропроводности делятся на проводники, полупроводники и диэлектрики.

Самыми хорошими проводниками электрического тока являются металлы. Металлы являются проводниками как в твёрдом, так и в жидком состоянии. При прохождении электрического тока через металлические проводники не изменяются ни их масса, ни их химический состав. Следовательно, атомы металлов не участвуют в переносе электрических зарядов. Исследования природы электрического тока в металлах показали, что перенос электрических зарядов в них осуществляется только электронами.

Особенностью атомов всех металлов является малое количество электронов на внешней электронной оболочке. При соединении атомов металлов в кристалл связь между атомами устанавливается путём объединения внешних электронных оболочек. Наличие большого числа вакантных мест на внешних оболочках позволяет электронам после объединения атомов в кристалл свободно переходить от одного атома к другому. В пределах кристалла валентные электроны металлов можно рассматривать как свободные заряженные частицы.

Экспериментально обнаружено, что удельное сопротивление р металлов линейно зависит от температуры:

р = р 0 (1 + αt)

В данном уравнении р 0 – удельное электрическое сопротивление при температуре 0˚ С, t – температура проводника по шкале Цельсия, α – температурный коэффициент сопротивления, р – удельное сопротивление при температуре t. Возрастание удельного сопротивления проводников с повышением температуры объясняется тем, что валентные электроны атомов металлов могут свободно переходить с оболочки одного атома на оболочку другого атома только при определённых расстояниях между центрами атомов, когда их валентные оболочки перекрываются. В результате теплового движения атомы в кристалле колеблются относительно равновесных положений. Смещение атомов от равновесных положений нарушает перекрывание их электронных оболочек и затрудняет переходы электронов от атома к атому. Чем выше температура кристалла, тем больше амплитуда тепловых колебаний атомов, больше нарушений в расположении атомов в кристалле, больше препятствий для движения электронов.

При приближении температуры металлического проводника к абсолютному нулю количество дефектов в кристаллической решётке, создаваемых тепловым движением атомов, стремится к нулю, поэтому и удельное сопротивление проводника приближается к нулю.

Однако у некоторых металлов удельное электрическое сопротивление падает до нуля при температуре выше абсолютного нуля. Это явление называется сверхпроводимостью. Например, удельное сопротивление ртути становится равным нулю при температуре 4,2 К.

При создании электрического тока в кольце из сверхпроводника сила тока остаётся неизменной неограниченно долго, так как нет потерь на нагревание проводника.

К настоящему времени созданы материалы, переходящие в сверхпроводящее состояние при сравнительно высокой температуре около 100 К (-173˚ С).

blog.сайт, при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.

В электричестве выделяют три основных группы материалов – это проводники, полупроводники и диэлектрики. Основным их отличием является возможность проводить ток. В этой статье мы рассмотрим, чем отличаются эти виды материалов и как они ведут себя в электрическом поле.

Что такое проводник

Вещество, в котором присутствуют свободные носители зарядов, называют проводником. Движение свободных носителей называют тепловым. Основной характеристикой проводника является его сопротивление (R) или проводимость (G) – величина обратная сопротивлению.

Говоря простыми словами – проводник проводит ток.

К таким веществам можно отнести металлы, но если говорить о неметаллах то, например, углерод – отличный проводник, нашел применение в скользящих контактах, например, щетки электродвигателя. Влажная почва, растворы солей и кислот в воде, тело человека – тоже проводит ток, но их электропроводность зачастую меньше, чем у меди или алюминия, например.

Металлы являются отличными проводниками, как раз таки благодаря большому числу свободных носителей зарядов в их структуре. Под воздействием электрического поля заряды начинают перемещаться, а также перераспределяться, наблюдается явление электростатической индукции.

Что такое диэлектрик

Диэлектриками называют вещества, которые не проводят ток, или проводят, но очень плохо. В них нет свободных носителей зарядов, потому что связь частиц атома достаточно сильная, для образования свободных носителей, поэтому под воздействием электрического поля тока в диэлектрике не возникает.

Газ, стекло, керамика, фарфор, некоторые смолы, текстолит, карболит, дистиллированная вода, сухая древесина, резина – являются диэлектриками и не проводят электрический ток. В быту диэлектрики встречаются повсеместно, например, из них делаются корпуса электроприборов, электрические выключатели, корпуса вилок, розеток и прочее. В линиях электропередач изоляторы выполняются из диэлектриков.

Однако, при наличии определенных факторов, например повышенный уровень влажности, напряженность электрического поля выше допустимого значения и прочее – приводят к тому, что материал начинает терять свои диэлектрические функции и становится проводником. Иногда вы можете слышать фразы типа «пробой изолятора» — это и есть описанное выше явление.

Если сказать кратко, то основными свойствами диэлектрика в сфере электричества являются электроизоляционные. Именно способность препятствовать протеканию тока защищает человека от электротравматизма и прочих неприятностей. Основной характеристикой диэлектрика является электрическая прочность – величина равная напряжению его пробоя.

Что такое полупроводник

Полупроводник проводит электрический ток, но не так как металлы, а при соблюдении определенных условий – сообщении веществу энергии в нужных количествах. Это связано с тем, что свободных носителей (дырок и электронов) зарядов слишком мало или их вовсе нет, но если приложить какое-то количество энергии – они появятся. Энергия может быть различных форм – электрической, тепловой. Также свободные дырки и электроны в полупроводнике могут возникать под воздействием излучений, например в УФ-спектре.

Где применяются полупроводники? Из них изготавливают транзисторы, тиристоры, диоды, микросхемы, светодиоды и прочее. К таким материалам относят кремний, германий, смеси разных материалов, например арсенид-галия, селен, мышьяк.

Чтобы понять, почему полупроводник проводит электрический ток, но не так как металлы, нужно рассматривать эти материалы с точки зрения зонной теории.

Зонная теория

Зонная теория описывает наличие или отсутствие свободных носителей зарядов, относительно определенных энергетических слоев. Энергетическим уровнем или слоем называют количество энергии электронов (ядер атомов, молекул – простых частиц), их измеряют в величине Электронвольты (ЭВ).

На изображении ниже показаны три вида материалов с их энергетическими уровнями:

Обратите внимание, что у проводника энергетические уровни от валентной зоны до зоны проводимости объединены в неразрывную диаграмму. Зона проводимости и валентная зоны накладываются друг на друга, это называется зоной перекрытия. В зависимости от наличия электрического поля (напряжения), температуры и прочих факторов количество электронов может изменяться. Благодаря вышеописанному, электроны могут передвигаться в проводниках, даже если сообщить им какое-то минимальное количество энергии.

У полупроводника между зоной валентности и зоной проводимости присутствует определенная запрещенная. Ширина запрещенной зоны описывает, какое количество энергии нужно сообщить полупроводнику, чтобы начал протекать ток.

У диэлектрика диаграмма похожа на ту, которая описывает полупроводники, однако отличие лишь в ширине запрещенной зоны – она здесь во много раз большая. Различия обусловлены внутренним строением и вещества.

Мы рассмотрели основные три типа материалов и привели их примеры и особенности. Главным их отличием является способность проводить ток. Поэтому каждый из них нашел свою сферу применения: проводники используются для передачи электроэнергии, диэлектрики – для изоляции токоведущих частей, полупроводники – для электроники. Надеемся, предоставленная информация помогла вам понять, что собой представляют проводники, полупроводники и диэлектрики в электрическом поле, а также в чем их отличие между собой.

Проводники электрического тока и их особенности

    Индукционный высокочастотный нагрев. Основной особенностью индукционного нагрева является превращение электрической энергии в тепло с помощью переменного магнитного потока, т. е. индуктивным путем. Если по цилиндрической спиральной катушке (индуктору) пропускать переменный электрический ток I, то вокруг катушки образуется переменное магнитное поле Ф , как это показано на рис. 7-4,в. Наибольшую плотность магнитный поток имеет внутри катушки. При размещении в полости индуктора металлического проводника в материале возникает электродвижущая сила, мгновенное значение которой равно  [c.88]
    При растворении некоторых веществ (электролитов) в полярных растворителях образуются растворы, обладающие рядом характерных особенностей. Основной особенностью таких растворов является их способность проводить электрический ток. Электропроводность растворов электролитов отличается от электропроводности металлов. При прохождении тока через металл не наблюдается переноса вещества. Такие проводники называют проводниками первого рода. Напротив, прн прохождении тока через раствор одновременно происходит перенос вещества. Такие проводники — проводники второго рода. Перенос вещества указы- [c.344]

    Металлы — хорошие проводники электрического тока, особенно те из них, в атомах которых имеется только один внешний 8-электрон. Металлы с заполненной 8-оболочкой обладают меньшей электрической проводимостью. Так, медь, серебро и золото, обладающие внешней электронной конфигурацией проводят электрический ток несравненно лучше, чем цинк, кадмий и ртуть, обладающие конфигурацией [c.235]

    Пламенные газы могут стать хорошим проводником электрического тока, особенно при введении в пламя щелочных металлов. Чем выше температура пламени, чего можно достигнуть обогащением воздуха кислородом, тем выше электропроводность пламенных газов. Их поток представляет собой движущийся проводник тока при пересечении линий магнитного ноля в потоке создается электрическое напряжение, перпендикулярное направлению поля и потоку пламенных газов. Таким образом, поток пламенных газов, пересекающий магнитное ноле, играет роль вращающегося ротора электрогенератора и преобразует тепловую энергию пламенных газов непосредственно в электрическую. [c.164]

    У.14. Проводники электрического тока и их особенности [c. 259]

    Чистая окись этилена не является проводником электрического тока, но, растворяя соли (например, хлористый натрий и особенно азотнокислый калий), образует токопроводящие растворы . Некоторые исследователи считают, что водные растворы окисп этилена не проводят электрический ток. По другим дан-ным% водные растворы окиси этилена являются слабыми проводниками тока, хотя авторы объясняют электропроводность этих растворов вторичными причинами, в частности образованием не-больщих количеств гликолевой кислоты. [c.41]

    Термодинамическая теория окислительного потенциала рассматривает окислительный электрод как индифферентный по отношению к раствору проводник электрического тока [6—12]. Поэтому в качестве электрода может быть применен любой, не взаимодействующий в данных условиях с раствором металл платина, золото, вольфрам, ртуть и т. д. Следствием термодинамической теории является деление систем на обратимые , в которых потенциал может быть измерен, и необратимые , в которых лотенциал измерить невозможно. Критерием обратимости или необратимости системы считается возможность или невозможность измерения в ней окислительного потенциала [7]. Величина окислительного потенциала в обратимой системе должна зависеть не от материала и состояния поверхности электрода, а только от концентрации и природы окисленных и восстановленных компонентов реакции [11]. Термодинамическая теория справедлива при условии достижения равновесия между окислительно-восстановительной системой и электродом. Термодинамическая теория не может, однако, характеризовать систему до наступления равновесия. Известно вместе с тем, что в слабых, т. е. имеющих слабую тенденцию вызывать потенциал на электроде, системах время установления потенциала может исчисляться не только часами, но и сутками [7—9, 17, 18]. К слабым системам относятся, как правило, системы молекулярно-водородные и в особенности кислородные. Впервые вопрос о кинетическом характере окислительного потенциала рассмотрен в работах Н И. Некрасова [19], где показано, что в случае достижения предельного потенциала в неравновесных системах или окислительного потенциала в равновесных, но медленно реагирующих системах, величина его определяется кинетическими факторами. Можно, однако, показать, что кинетические факторы имеют существенное значение не только при измерении окислительного потенциала в слабых системах — регулируя соответствующим образом кинетику установления потенциала, в принципе можно измерить окислительный потенциал в любых химически обратимых системах. [c.169]

    Проводники электрического тока подразделяют на две группы—проводники 1-го и 2-го рода. К проводникам 1-го рода относят все металлы. Характерная особенность их состоит в том, что при прохождении тока с ними не происходит хи м и-ческих превращений. Кроме того, в большинстве случаев проводимость проводников 1-го рода понижается с повышением температуры. [c.145]

    Сила тока, приходящаяся на единицу поверхности электродов, например на 1 см , называется плотностью тока D). Эта величина имеет особенно большое значение при техническом электролизе. В некоторых слз чаях приходится принимать во внимание также отношение силы тока к объему раствора у данного электрода (объемная плотность тока). За единицу количества электричества принимается ампер-секунда (или кулон), т. е. количество электричества, которое протекает в цепи при силе тока в один ампер в продолжение одной секунды. Ампер-час — количество электричества, протекающее в цепи при силе тока в один ампер в течение одного часа один ампер-час (а-ч) равняется 3600 ампер-секундам (или кулонам). За единицу сопротивления, оказываемого- проводником электрическому току, принимается один ом (ом) —сопротивление ртутного столба длиной в 106,3 см с поперечным сечением в 1 мм при температуре 0°С. [c.260]

    При переходе в газообразное состояние плотность вещества резко изменяется. Свойства веществ в твердом и жидком состояниях, в частности электрические, различны, в то время как все вещества в газообраз-ном состоянии — диэлектрики (не являются проводниками электрического тока). Это — характерная особенность газообразного состояния. Она вызвана различием в расстояниях между молекулами. Среднее расстояние между центрами молекул вещества в твердом и жидком состояниях одинаково и примерно равно их диаметру. У веществ в газообразном состоянии расстояние между молекулами очень различно и, как правило, всегда больше диаметра молекул. Этим и объясняется различие в электропроводности в конденсированных и газообразных системах. В конденсированных системах (твердом и жидком состояниях) расстояния крайних внешних электронов, входящих во внешнюю оболочку атомов, почти одинаковы от ядра как своего, так и соседнего атома, т. е. внешние электроны в этом случае почти одинаково [c.49]

    Ионообменные пленки или мембраны представляют особенный интерес как своеобразные проводники электрического тока, обладающие избирательной проводимостью. Катионообменные мембраны являются проводниками только положительного заряда за счет обмена в них катионов.. [c.78]

    Специфическая особенность эксплуатации электроустановок определяется тем, что при повреждении (пробое) изоляции токоведущие проводники, корпуса машин, оказываются под напряжением, однако никакие внешние признаки, предупреждающие человека об опасности, при этом не проявляются. Реакция человека на электрический ток возникает лишь в момент его прохождения через организм. Таким образом. [c.149]

    Окислительно-восстановительные реакции — это реакции, состоящие в переходе некоторого числа электронов от одной частицы или группы частиц к другой частице или группе частиц. Частица, принимающая электроны, является окислителем, а частица, отдающая электроны,— восстановителем. Процесс, состоящий в получении частицей электронов, называется восстановлением этой частицы. Процесс, состоящий в потере частицей некоторого числа электронов, называется окислением этой частицы. Уникальной особенностью электронов является их способность перемещаться по проводникам первого рода — металлам. Поэтому перенос электронов от одних частиц к другим может происходить по металлическому проводнику, что дает возможность генерировать электрический ток и тем самым непосредственно превращать химическую энергию в [c.289]

    При электролизе химические процессы осуществляют, пропуская электрический ток через жидкий проводник. При этом происходят окислительновосстановительные процессы, которые иногда сопровождаются сложными вторичными реакциями, особенно при электролизе органических веществ. В лаборатории электролиз применяется для аналитического определения некоторых металлов, для получения и очистки металлов, для нанесения электролитических покрытий, для восстановления и окисления органических веш,еств и при синтезе Кольбе. Ниже подробнее рассмотрены последние два вида электролиза. [c.75]

    Многие водные растворы, особенно растворы органических веществ (сахара, глицерина, спирта), такнпроводниками электричества. Однако другие водные растворы проводят электрический ток очень хорошо. К ним относятся растворы большинства кислот (соляной, уксусной и др.), оснований (гидроокисей натрия, кальция и др.) и солей (хлорида натрия, виннокислого калия и др.). [c.166]

    Для рубидия и особенно цезия характерно явление фотоэлектрического эффекта, впервые изученное русским физиком А. Г. Столетовым в конце прошлого века [36]. Сущность его заключается в том, что под влиянием освещения поверхности щелочного металла от последнего отрываются электроны. Если эти электроны попадут на проводник, то в цепи щелочной металл — проводник возникнет электрический ток, который обнаружится по отклонению стрелки включенного в цепь чувствительного гальванометра. Гидриды рубидия и цезия — мелкие блестящие бесцветные кристаллы. [c.477]

    По значению и по характеру электропроводности вещества делят на проводники, полупроводники и диэлектрики (изоляторы). Особенность проводников — наличие свободных электрических зарядов, перемещение которых и представляет собой электрический ток. [c.13]

    Электрический ток движется только в проводящем его веществе. Проводниками электричества являются все металлы, а также уголь, особенно хорошим проводником является медь. С другой стороны, существуют вещества, которые не проводят электричества, их называют изоляторами. Хорошими изоляторами являются, например, стекло, фарфор и пластмассы. [c.95]

    Можно было не только обнаружить присутствие объемных зарядов, но и количественно измерить их. Оказалось, что если электрическое поле внутри диэлектрика определять не только по извне приложенным потенциалам, но и по тем зарядам, которые измерены внутри этого диэлектрика, тогда электрический ток весьма точно соответствует реально существующему электрическому полю. Законы электрического тока в диэлектрике ничем не отличаются от уже хорошо исследованных и известных законов движения электричества в проводниках, и особенно в электролитах. [c.288]

    Селен—типичный полупроводник (см. 190). Особенно важным свойством его как полупроводника является резкое увеличение электропроводности при освещении. На границе селена с металлическим проводником образуется запорный слой — участок цепи, способный пропускать электрический ток только в одном направлении. В связи с этими свойствами селен применяется в полупроводниковой технике для изготовления выпрямителей и фотоэлементов с запорным слоем. Теллур — тоже полупроводник, но его применение более ограничено. Селениды и теллуриды некоторых металлов также обладают полупроводниковыми свойствами и применяются в электронике. В небольших количествах теллур слз жит легирующей добавкой к свинцу, улучшая его механические свойства. [c.382]

    Электрические свойства. Кристаллы с ионной связью являются плохими проводниками электричества и тепла переходя в раствор или расплав, они хорошо проводят электрический ток. Под действием света у некоторых кристаллов удается наблюдать внутренний фотоэффект, заключающийся в том, что электроны, выбитые из электронных оболочек, остаются внутри криста,пла, вследствие чего возникает электрический ток. Однако для большинства ионных кристаллов этот эффект недостижим, так как для его получения требуются источники света с большой частотой колебаний. Особенными свойствами обладают ионные кристаллы с дефектами в структуре. Если в структуре не все узлы заняты ионами, то катионы имеют возможность свободного перемещения в пределах кристаллической решетки. Проводимость такого кристалла ненормально высока. [c.169]

    По способности проводить электрический ток полупроводники занимают промежуточное положение между изоляторами и металлическими проводниками. Особенность полупроводников — ярко выраженная способность повышать электропроводность с повышением температуры. В результате интенсивного теплового движения атомы утрачивают наружные электроны, которые служат носителями электрического тока. Достижения химии в разработке методов получения чистого кремния открывают большие возможности в развитии полупроводниковой техники. Для кремния необходима такая степень чистоты, чтобы на один миллиард атомов приходилось не больше одного атома иного элемента. Искусственно выращенные кристаллы чистого кремния используются в качестве полупроводников. [c.189]

    В качественном анализе приходится работать преимущественно с водными растворами солей, кислот и оснований. Водные растворы электролитов по сравнению с растворами неэлектролитов (сахар, спирт, ацетон, бензол, мочевина и др. ) обладают целым рядом особенностей. Все они проводят электрический ток, откуда и их название электролиты или проводники второго рода . [c.43]

    С этой особенностью внутренней структуры металлов связаны их характерные физические свойства. Так как электроны в металлах не связаны с определенными ионами, то они легко могут перемещаться под влиянием уже небольшой разности потенциалов, что и обусловливает хорошую электропроводность металлов. Легкой подвижностью свободных электронов в кристаллах металлов объясняется также и их высокая теплопроводность. Поэтому по способности проводить тепло и электрический ток металлы располагаются в одном и том же порядке (рис. 56). Лучшими проводниками являются серебро, медь и алюминий. [c.285]

    Все электрохимические реакции происходят при протекании электрического тока в цепи. Эта цепь слагается из последовательно соединенных металлических проводников и раствора (или расплава) электролита. В металлических проводниках переносчиками тока являются электроны, в растворах электролитов — ионы. Непрерывность протекания тока в цепи обеспечивается только в том случае, если происходят процессы на электродах, т. е. на границе металл — электролит. На одном электроде происходит процесс приема электронов — восстановление, на другом электроде — процесс отдачи электронов — окисление. Особенностью электрохимических процессов в отличие от обычных химических является пространственное разделение процессов окисления и восстановления. Из этих со1р)яженных процессов, которые не могут происходить один без другого, и слагаются в целом химические процессы в электрохимических системах. [c.314]

    Электрические потери в гильзах влияют на параметры электродвигателя, особенно на коэффициент полезного действия и коэффициент мощности. В целях определения влияния геометрических и электрических параметров на потери в экранирующей гильзе рассмотрим ее как тонкостенный немагнитный ротор, размещенный в воздушном зазоре электродвигателя. Тогда гильза представляет собой короткозамкнутую обмотку , число витков которой в каждой фазе равно /3, а величина э. д. с., наводимая в ней, невелика, но вследствие малого сопротивления цепи электрический ток в гильзе достигает очень больших значений. Тепловые потери в любом проводнике возрастают в квадратичной зависимости от величины тока, поэтому потери в гильзе велики. [c.76]

    Селен — типичный полупроводник (см. 190). Особенно важным свойством его как полупроводника является резкое увеличение электропроводности при освещении. На границе селена с металлическим проводником образуется запорный слой — участок цепи, способный пропускать электрический ток только в одном на правлении. В связи с этими свойствами селен применяется в полупроводниковой технике для изготовления выпрямителей и фотоэлементов с запорным слоем. Теллур —тоже полупроводник, но [c.391]

    Полуреакции, протекающие на границе проводник первого рода— проводник второго рода (электролит) с участием электронов, н являются электрохимическими реакциями. Особенность их состоит в том, что это реакции гетерогенные. Кроме того, электрохимические реакции протекают не на любой гетерогенной границе, а на такой, на которой электронная проводимость электрического тока заменяется ионной проводимостью. В самом деле, при прохождении постоянного тока так, как это изображено на рис. 1.1 и 1.2, электроны подходят к границе раздела металл — раствор (или уходят от нее) по металлу, являющемуся электронным проводником проводником первого рода)-, одновременно к этой же границе подходят (или уходят от нее) ионы вещества, которое служит ионным проводником проводником второго рода). [c.9]

    Потери электрического тока при прохождении его через контактные соединения иногда превышают таковые в самих проводниках (например, в контактных сопротивлениях электродов печей). Поэтому выполнению контактных соединений следует уделять особенно серьезное внимание. Кроме того, энергия может теряться и в некоторых нетоковедущих частях (стальные и чугунные несущие конструкции шин и другие массивные железные части, расположенные вблизи токопроводов). Обусловлено это перемагничиванием указанных частей переменным током и возникновением наведенных вихревых токов. [c.85]

    Соединение двух или нескольких проводников, через которое проходит электрический ток, образует электрический контакт. Каждая СКЗ имеет десятки электрических контактов. Так как цепи СКЗ являются низкоомными, к контактам должны предъявляться особенно жесткие требования. Сопротивление контактного соединения СКЗ не должно превышать сопротивления целого проводника такой же длины. Контактные соединения должны обладать необходимой механической прочностью и устойчиво сохранять первоначальную проводимость в процессе эксплуатации. [c.141]

    Основная причина почвенной коррозии — наличие воды. Даже при минимальной влажности почва становится ионным проводником электрического тока, т.е. представляет собой электролит. К почвенной коррозии применимы основные закономерности электрохимической коррозии, справедливые для жидких электролитов. Однако электрохимический характер почвенной коррозии имеет особенности, отличающие ее от коррозии при погружении металла в электролит или от коррозии под пленкой влаги. Это связано с тем, что почва имеет сложное строение и представляет собой гетерогенную капиллярно-пористую систему. Почвы обладают водопроницаемостью и капиллярным водоперемещением, они накапливают и удерживают тепло и вместе с тем снижают испаряемость влаги. Если вода находится в порах или в виде поверхностных пленок на стенках пор, то ее связь с почвой имеет физико-механический характер. При этом влага удерживается в почве в неопределенных соотношениях. Другой вид связи — физико-химическая, при которой возникают коллоидные образования почвы. Возможна также химическая связь, которая характеризуется строго определенным молекулярным соотношением компонентов, например при образовании гидратированных химических соединений. [c.41]

    Отношение прочности к массе у алюминия (и особен-ао у многих его сплавов) выше, чем у стали 2) обладает бол э высо-/л сй ковкостью и тягучестью 3) устойчивость к коррозии 4) высокоэффективный проводник электрического тока 5) сильный восстакс -. л-ль (см. реакцию алюмотермии). [c.513]

    Гораздо чаще, однако, металл является существенной частью-некоторой конструкции или служит для изготовления хранилища или транспортера для жидкости или газа в данном случае необходимо знание потери прочности вследстзие коррозии. Иногда металл служит в качестве проводника электрического тока, и тогда оказывается важной потеря проводимости изменение электропроводности алюминиевых проводников, находящихся в городской атмосфере, было предметом продолжительных исследований Уилсона на химических предприятиях, как указали Льюис и Кинг электроизмерительные приборы (особенно амперметры) требуют частой проверки, так как коррозия увеличивает их сопротивление. [c.191]

    При комнатной температуре твердые соли (за немногими исключениями, например AgaHgJ4) очень плохо проводят электрический ток. При повышении температуры они часто являются хорошими проводниками, имеюшими неюторые интересные особенности. [c. 453]

    В твердом состоянии соли, как правило, не проводят электрического тока, но повышение температуры делает их хорошими проводниками еще задолго до того, как они начинают плавиться. Такие твердые электролиты проявляют интересные особенности, обычно не характерные для других типов электролитов. Эти осо-беннести проявляются в том, что здесь электрический ток может переноситься ионами одного заряда (униполярная проводимость), одновременно ионами и электронами (смешанная проводимость), только электронами (электронная проводимость). [c.315]

    Ряд особенностей наблюдается в связнодиспероных системах и при другом явлении переноса — при протекании электрического тока под действием приложенной извне разности потенциалов. Будем, как и прежде, рассматривать дисперсную систему в виде куба единичного объема, к двум сторонам которого приложена разность потенциалов АЧ измеряется текущий через систему электрический ток /. В качестве модели такой дисперсной системы можно избрать большое число искривленны. х каналов (капилляров) переменной ширины, сливающихся друг с другом и затем снова разветвляющихся особенно упорядоченная система таких электропроводящих каналов возникает в пенах и высокоцентрированных прямых эмульсиях (см. рис. X—2). Если радиус каналов много больше толщины ионной атмосферы, то основное отличие удельной электропроводности подобной системы Ху от электропроводности дисперсионной среды Х.о связано лишь с чисто геометрическим фактором уменьшением эффективного сечения проводников, по которым течет ток, и некоторым увеличением их длины за счет извилистости каналов. Определение электропроводности позволяет оценить объемное содержание дисперсной фазы Уотн эмульсии или для пен — обратную величину — кратность К (см. 2 гл. X)  [c.201]

    Выпрямление тока в кремниевых вентилях основано на особен ностях электропроводности полупроводников при наличии в полу проводнике двух зон, в одной из которых имеются я-примеси, даю шир электронную проводимость, а в другой р-прймеси, дающие дырчатую проводимость, через границу раздела этих зон, так на- зываемый р-/г-переход, электрический ток может пройти лишь в од ном направлении. Кремниевые выпрямители в настоящее время собираются из вентилей, рассчитанных на ток силой в 200 А и npo-i бивное напряжение 600 В. Параллельно в плечо моста подсоединя- ется столько вентилей, сколько необходимо для пропуска тока но  [c.410]

    При выращивании кристаллов из расплава следует избегать одновремен- юго роста кристаллов вокруг значительного числа центров кристаллизации. 1 ледует позаботиться о том, чтобы выращиваемый кристалл вследствие со-1рикосновения с проводником тепла (с охлаждаемой трубкой или стержнем, отличающимся хорошей теплопроводностью) всегда являлся самым холодным местом в системе. Метод, особенно пригодный для выращивания кристаллов галогеиидов щелочных металлов, предложен Киропоулосом [9]. Расположение при этом методе частей прибора показано на рис. 89. Расплав в тигле, нагреваемом электрическим током, сначала следует довести до температуры выше точки плавления приблизительно на 150 °С, а затем путем погружения в иего охлаждающего стержня охладить до температуры выше точки плавления приблизительно на 70 °С. Лишь после этого начинают интенсивно охлаждать передатчик тепла. И когда на его кончике образуется кристалл, обыкновенно имеющий полусферическую форму, этот кристалл на передающей тепло трубке осторожно поднимают при помощи микрометрического винта на такую высоту, чтобы он едва лишь касался поверхности расплава. Тогда, начиная от этой точки, образуется более крупный, очень правильно образованный округленной формы кристалл (охлаждение передающей тепло трубки необходимо при этом усилить). Наконец, этот кристалл следует также поднять из расплава и очень осторожно охладить. [c.135]

    В последнее время стали применять в качестве полупроводников также и химические соединения, в первую очередь между элементами третьей ж пятой групп (полупроводники типа В ). Особенно ценными свойствами обладают сурьмянистый индии 1п8Ь, чувствительный к инфракрасному свету с очень большой длиной волны и ьшшьяковистый галлий ОаАз, в котором рекомбинация электронов и дырок дает интенсивное световое излучение (квантовый генератор света или полупроводниковый лазер, превращающий энергию электрического тока непосредственно в световую). Полупроводниковыми свойствами обладают и многие окислы. Так, окись цинка является электронным полупроводником роль доноров играют при этом избыточные атомы или однозарядные ионы цинка. Окись меди(1) является дырочным полупроводником роль акцепторов играют избыточные атомы кислорода. Однако подвижность носителей тока (электронов или дырок) в окисных полупроводниках низка, так что для радиотехники они менее ценны. Для выпрямления сильных токов используют тонкий слой окиси меди(1), нанесенный окислительным процессом на поверхность металлической меди (купроксный выпрямитель). Это — простейший аналог полупроводникового диода, в котором, однако, роль электронного проводника играет обычный металл. Свойства окисных полупроводников сильно зависят от состояния их поверхности. Так, электропроводность окиси цинка понижается в атмосфере кислорода, который адсорбируется поверхностью и захватывает свободные электроны. Способность окислов ускорять (катализировать) газовые реакции связана с полупроводниковыми свойствами, т. е. с наличием свободных электронов.— Доп. ред. [c.457]

    Непламенные атомизаторы. Недавно было предложено несколько типов непламенных атомизаторов, оказавшихся особенно полезными при количественном определении следов разных элементов. В непламенных атомизаторах несколько микролитров пробы испаряют и озоляют при низкой температуре на поверхности графита, тантала или других проводящих материалов, нагреваемых пропусканием через них электрического тока. Эти проводники изготовляют в форме полой трубки, полоски, стержня, лодочки или лотка. После озоления через проводник пропускают ток силой 100 А или больше, что вызывает быстрое повышение температуры до 2000—3000 °С проба атомизуется за несколько секунд. Процесс атомизации наблюдают при помощи спектрофотометра, в котором излучение от источника проходит непосредственно над нагретой поверхностью. Через несколько секунд оптическая плотность при длине волны поглощения возрастает до максимума, а затем падает до нуля, что соответствует атомизации и последующему улетучиванию пробы в основе анализа лежит высота пика.  [c.180]

    В последнее время большое значение получили так называемые аолупроводники. К их числу относятся закись меди (СигО), окись цинка (2пО), сернистый свинец (РЬ5) и др. Характерная особенность этих материалов состоит в том, что при низкой температуре они почти не проводят электрический ток (по величинам сопротивления приближаются к изоляторам) при повышении же температуры их электропроводность резко возрастает, они становятся проводниками. Полупроводниковые приборы в настоящее время каходят все возрастающее применение (выпрямление тока, чувствительное измерение температур, превращение тепловой энергии непосредственно в электрическую и т. д. широкое применение полупроводники получают в радиотехнике). [c.141]

---

Определение места повреждения кабеля — 3 проверенных метода

Производство и обслуживание кабелей и кабельных сетей – это хорошо знакомый и отлаженный процесс. Но повреждения кабеля всё равно случаются даже у профессионалов. Поэтому для ликвидации и предупредительной локализации повреждений очень важно иметь не только квалифицированный персонал, но и профессиональное оборудование.

Содержание статьи

Виды повреждений кабельных линий

Кабельные линии регулярно подвергаются неблагоприятному воздействию капризов природы. Но чаще всего неприятности происходят по вине человека. Например, при земляных работах или сдвигах грунта, среди самых частых причин повреждений можно назвать следующие: старение или окончание расчётного срока эксплуатации, перенапряжение, тепловая перегрузка, коррозия, неквалифицированная прокладка кабеля, дефекты производства, а также дефекты, возникающие при транспортировке и хранении.

1. Короткое замыкание
   Поврежденная изоляция приводит к низкоомному замыканию двух или более проводников в месте повреждения.
2. Замыкание на землю/ короткое замыкание на землю
   Повреждения могут возникать из-за замыкания на землю (низкоомное соединение с потенциалом земли) индуктивно заземленной сети или изолированной сети, и/или из-за короткого замыкания на землю заземленной сети. Еще один вид повреждения — двойное замыкание на землю, характеризующееся двумя замыканиями на землю на разных проводниках с отдельно расположенными начальными точками.
3. Обрывы кабеля
   Механические повреждения и движение земной поверхности могут вызвать обрывы одного или нескольких проводников.
4. Заплывающие повреждения
   Зачастую повреждение не стабильно, носит эпизодический характер и зависит от нагрузки на кабель. Причиной может быть высыхание кабелей с масляной изоляцией при низкой нагрузке. Еще одна причина — частичный разряд вследствие старения или электрического триинга в кабелях с полимерной изоляцией.
5. Повреждения кабельной оболочки
   Повреждения внешней кабельной оболочки не всегда ведут к немедленному выходу кабельной линии из строя, но с течением времени могут вызывать повреждения кабеля, в частности, из-за проникновения влаги и повреждений изоляции.

Один участок может состоять из отрезков различных типов кабелей, особенно в густонаселённых местах с большим скоплением инженерных коммуникаций. Используются кабели с полимерной изоляцией или пропитанной бумажной изоляцией. На практике повреждения кабеля приходится определять на всех уровнях напряжения — как в низковольтных, так и в средне- и высоковольтных системах. Поэтому для каждодневного использования целесообразно применять оборудование для поиска повреждений кабеля, разработанное для средне- и высоковольтного диапазона, однако с таким же успехом могло бы использоваться и в низковольтных системах.

Поиск повреждений кабеля в нестандартных ситуациях к содержанию

Методика поиска повреждений кабеля предполагает следующий логический порядок выполнения действий в четыре этапа: При анализе повреждения устанавливаются характеристики дефекта и определяется дальнейшие действия. При предварительной локализации дефекта определяется место дефекта с точностью до одного метра. Далее выполняется точная локализация места повреждения, чтобы по возможности ограничить объем экскавации грунта и минимизировать время ремонта.

1. анализ повреждения;
2. предварительная локализация
3. идентификация кабелей
4. точная локализация

Повреждения кабеля необходимо локализовать быстро и точно, чтобы обеспечить условия для последующих ремонтных работ и ввода линии в эксплуатацию. Как можно быстрее и как можно точнее: главное — правильно выбрать метод измерения!

При работе с протяжёнными кабельными линиями может случиться так, что распространённый метод импульсной рефлектометрии окажется непригодным по причине слишком сильного угасания измерительного импульса или его отражения. Здесь на помощь может прийти метод импульсного тока (ICM). Для поиска заплывающих, т.е. нерегулярных и зависящих от напряжения повреждений – отлично подходит метод затухающего сигнала (Decay).

В случае, если наиболее распространённые методы определения мест повреждений кабеля, такие как метод импульсной рефлектометрии (TDR) или метод вторичного импульса/мультиимпульсный метод (SIM/MIM) оказались неэффективными, причиной может быть слишком сильное угасание измерительного сигнала на больших расстояниях, существенно усложняющее оценку импульса. Другой причиной может стать высокая ёмкость кабеля, препятствующая импульсному разряду, используемому в методе SIM/MIM, поскольку при выполнении SIM-измерения емкость импульсного конденсатора должна значительно превышать ёмкость кабеля. Поэтому в случае очень длинных кабелей рекомендуется использовать другой метод, а именно — метод импульсного тока ICM (Impulse Current Method).

Первая возможность — с помощью импульсного генератора с замкнутым импульсным переключателем зарядить кабель постоянным током до напряжения пробоя, что позволит использовать собственную ёмкость кабеля. Это повысит потенциальную ёмкость импульса. Тогда расстояние от импульсного генератора до повреждения импульсная энергия будет преодолевать не самостоятельно, а «переноситься» ёмкостью кабеля. Кроме того не требуется учитывать время ионизации, как в случае с импульсами.

Обнаружение повреждения с помощью импульсов тока к содержанию

При использовании метода импульсного тока в кабель подается импульс напряжения, чтобы в месте повреждения спровоцировать пробой. Этот пробой приводит к возникновению переходной волны, которая несколько раз проходит между местом повреждения и концом кабеля. При этом в каждой точке отражения она меняет свою полярность, поскольку в обоих случаях речь идет о низкоомных соединениях.

На основании интервала времени, с которым повторяется это отражение, можно определить расстояние до места повреждения (l=t*v/2 — измерительный кабель). Такой метод лучше всего предназначен для работы с длинными кабелями, поскольку распространяющийся по кабелю импульс очень широк (высокая энергия импульса).

У коротких кабелей множественные отражения накладываются друг на друга, что не позволяет определить временной интервал. Однако при использовании с длинными кабелями метод импульсного тока даёт хорошие результаты предварительной локализации дефектов.

Для анализа переходного импульса служит индуктивный датчик, регистрирующий ток в кабельной оболочке. Сигналы датчика отображаются с помощью импульсного рефлектометра (приборы BAUR серии IRG). На основании интервала времени между вторым и третьим, или между третьим и четвертым импульсом можно рассчитать расстояние. Для этого пользователю необходимо лишь отметить два следующих друг за другом пика или фронта отображаемой прибором IRG переходной волны. Расстояние от генератора импульсного напряжения до места повреждения равняется разнице рассчитанных прибором расстояний в метрах до обоих пиков (см. рис. ниже).

Расстояние до повреждения наглядно определяется по графику программного обеспечения импульсного рефлектометра. Чтобы на экране были отображены по возможности все пики этой переходной волны, диапазон расстояния импульсного рефлектометра IRG следует настроить таким образом, чтобы он в несколько раз превышал длину кабеля.

Метод затухающего сигнала к содержанию

Для трудно обнаруживаемых повреждений и, прежде всего, для повреждений, возникающих при высоких напряжениях подходит метод затухающего сигнала.

Большинство повреждений средне- и даже высоковольтных кабелей можно определить с помощью стандартного импульсного напряжения до 32 кВ. Однако в случае периодически возникающих повреждений (заплывающих повреждений) может произойти так, что это напряжение является недостаточным для возникновения пробоя и не даёт возможности достоверно определить место повреждения. Тогда добиться цели позволит метод затухающего сигнала (метод Decay).

При использовании данного метода кабель подключается к источнику испытательного напряжения и его ёмкость «заряжается» до тех пор, пока воздействующее напряжение не приведет к пробою.

В случае использования метода затухающего сигнала, импульсный рефлектометр выполняет оценку волны напряжения, осциллирующей после пробоя между источником напряжения и местом повреждения. В качестве датчика используется емкостный делитель напряжения.

Оценка полученных данных также проста, как и при использовании метода ICM, выполняется с помощью импульсного рефлектометра IRG. На диаграмме оценки пользователь отмечает два следующих друг за другом положительных пика напряжения, фронта кривой напряжения или, например, две точки прохождения кривой через нуль и считывает расстояние. Разница этих двух значений, деленная на 2, за вычетом длины измерительного кабеля образует расстояние до повреждения.

Поскольку у источника генератора высокий выходной импеданс, напряжение отражается только в месте повреждения, прибор самостоятельно рассчитывает отображаемое расстояние по заданной формуле.

Как и при использовании метода импульсного тока, настройки для отображения результата должны быть сделаны таким образом, чтобы зона отображения в несколько крат превышала длину кабеля. Это позволит показать несколько осцилляций.

Дифференциальный метод сравнения к содержанию

Ещё один проверенный метод определения повреждений кабельных линий – это дифференциальный метод сравнения.

Дифференциальный метод сравнения или дифференциальный метод относится к методам предварительной локализации повреждений кабеля. Используется в разветвленных электросетях, где стандартные рефлектометрические методы не могут дать необходимых результатов. Этот метод позволяет выполнять предварительную локализацию высокоомных и заплывающих повреждений. Название «дифференциальный метод сравнения» происходит от того, что выполняется сравнение двух параллельно полученных ICM-графиков, возникающих после подачи импульсной волны. Для этого генератор импульсной волны одновременно подсоединяется к поврежденной и к исправной фазе. Измерение методом импульсного тока выполняется один раз без перемычки и второй раз — с установленной в конце кабеля перемычкой между исправной и поврежденной фазой.

Если повреждение расположено на главной жиле между генератором и перемычкой, измерительный прибор выдаёт расстояние от перемычки до места повреждения. Однако если повреждение расположено на ответвлении, то измерение показывает расстояние от перемычки до начала этого ответвления.

По причине сложности и трудоемкости процесса реализации данного метода, он используется относительно редко – только в случае нечасто встречающихся разветвленных средневольтных сетей.

В оборудовании BAUR используются все современные методы измерения с максимальным уровнем поддержки в процессе поиска повреждений.

Конспект Полупроводниковый диод. Транзисторы.

План урока.

Дата_25.05.2021                                                                                                               Группа Э-14

Урок №106

Тема: Полупроводниковый диод. Транзисторы.

Цель: формирование первоначального понятия о назначении, действии и основном свойстве полупроводниковых диодов, транзисторов.

Оборудование: доска, тетрадь, ПК, презентация

Тип урока: изучение нового материала.

Методы обучения: объяснение.

Ход занятия:

1. Организационный момент (2 мин.) (10³⁰-10³²)

Добрый день. Тема урока «Полупроводниковый диод. Транзисторы».

На этом уроке мы изучим полупроводниковый диод и транзисторы.

2. Повторение материала. (5 мин.) (10³²-10³⁷)

            1. перечислите хорошие проводники электрического тока? (металлы, изделия из золота, серебра, алюминия или меди)

            2. Чем отличается проводники от полупроводников? (Полупроводники — материалы, которые по своей удельной проводимости занимают промежуточное место между проводниками и диэлектриками и отличаются от проводников сильной зависимостью удельной проводимости от концентрации примесей, температуры и различных видов излучения)

3. p-n (пэ-эн) переход — это? (область пространства на стыке двух полупроводников p- и n-типа, в которой происходит переход от одного типа проводимости к другому, такой переход ещё называют электронно — дырочным переходом)

3. Изучение нового материала. (22 мин) (10³⁷-10⁵⁹)

            Полупроводниковый диод. (слайд 2)

Свойство p-n- перехода используют для создания полупроводниковых диодов, которые применяют для выпрямления переменного тока. Диод — полупроводниковый прибор, пропускающий электрический ток только одного направления и имеющий два вывода для включения в электрическую цепь.  Рассмотрим работу диода, состоящего из германия. (Слайд 3)   Кристалл германия обладает проводимостью n–типа за счёт небольшой добавки донорной примеси. (Слайд 4)   Для создания в нём p-n-переходов в одну из его поверхностей вплавляют индий. Вследствие диффузии атомов индия вглубь монокристалла германия у поверхности германия образуется область р-типа. Остальная часть германия по-прежнему остаётся n- типа. Между этими двумя областями возникает р-n-переход. (Слайд 5)   Для предотвращения вредных воздействий воздуха и света кристалл германия помещают в герметический корпус. Достоинствами полупроводниковых диодов: малые размеры и масса, длительный срок службы, высокая механическая прочность; Недостатком — зависимость их параметров от температуры: они могут работать в ограниченном интервале температур (от – 70оС до + 125оС). Транзисторы.

(Слайд 7) Свойства p-n-перехода можно использовать для создания усилителя электрических колебаний, называемого транзистором.  (Слайд 8)  Доклад студента. Открытие транзистора.       (Слайд 9)  Транзисторы в отличие от диодов содержат в себе два р-n- перехода. Наиболее массовый транзистор представляет собой пластинку германия, кремния или другого полупроводника, обладающего электронной или дырочной проводимостью, в объеме которой искусственно созданы две области, противоположные по электрической проводимости. Пластинка полупроводника и две области в ней образуют два р-n- перехода, каждый из которых обладает такими же электрическими свойствами, как и полупроводниковый диод. Независимо от структуры транзистора пластинку полупроводника называют базой Б, область меньшего объема – эмиттером Э, а область большего объема – коллектором К.

(Слайд 10)   Транзисторы, в которых база обладает дырочной проводимостью, называют транзисторами p-n-p перехода. (Слайд 11)  Для приведения в действие транзистора p-n-p- типа на коллектор подают напряжение отрицательной полярности относительно эмиттера. Напряжение на базе при этом может быть, как положительным, так и отрицательным. Т.к. дырок больше, то основной ток через переход будет составлять диффузионный поток дырок из р-области. Если на эмиттер подать небольшое прямое напряжение, то через него потечет дырочный ток, диффундирующих из р-области в n-область (базу). Но т.к. база узкая, то дырки пролетают через нее, ускоряясь полем, в коллектор. Транзистор способен распределять ток, тем самым его усиливая. Отношение изменения тока в цепи коллектора к изменению тока в цепи базы при прочих равных условиях величина постоянная, называемая интегральным коэффициентом передачи базового тока бетта. Следовательно, изменяя ток в цепи базы, возможно получить изменения в токе цепи коллектора.

(Слайд 12)   Условное обозначение транзистора: Б база, К коллектор, Э эмиттер, направление стрелки показывает направление тока. На   рисунках представлены p-n-p— транзисторы.  (Слайд 13)    Основные применения: элемент усилителя тока, напряжения или мощности; электронный ключ (например, в генераторе электромагнитных колебаний). (Слайд 14)    Переход эмиттер — база включается в прямом направлении, а база — коллектор — в обратном. Через эмиттерный переход идет большое количество основных носителей заряда. Так как база очень тонкая, концентрация основных носителей заряда в базе небольшая, следовательно и рекомбинация электронов и дырок также  невелика. Ток базы маленький. (Слайд 15)     Заряды, пришедшие из эмиттера, по отношению к базе являются неосновными, поэтому они свободно проходят через коллекторный переход. До 95% дырок, попадающих из эмиттера в базу, проходят в коллектор. Т.е. силы тока на коллекторе и эмиттере приблизительно равны. При изменении силы тока эмиттера с помощью источника переменного напря­жения одновременно почти во столько же раз изменяетсясила тока коллектора.  Т.к. сопротивление коллекторного перехода во много раз превышает сопротивление эмиттерного, то при практически равных токах, напряжение на эмиттере много меньше напряжения на коллекторе. (Слайд 16-17)   Транзистор — это основная часть любой микросхемы. Транзисторы широко применяются в современной технике. Они также заменяют электронные лампы в электрических цепях различной аппаратуры как промышленной, так и научной. (Слайд 18)  По сравнению с электронными лампами транзисторы обладают рядом преимуществ: 1.             они не накаливаются, 2.             потребляют значительно меньше энергии, 3.             работают при низком напряжении, 4.              компактны, имеют малые размеры и массу, 5.             не требуют времени для нагревания. Однако у них есть недостатки – транзисторы чувствительны к повышению температуры и к электрическим перегрузкам.

 

4. Закрепление изученного материала. Рефлексия.(10 мин.) (10⁵⁹-11⁰⁹)

            Раздать транзисторы как наглядный пример.

            Для закрепления изученной темы запишите по 5-10 слов которые прозвучали на уроке не посредственно по нашей теме.  (полупроводник, диод, германий, индий, герметический корпус, транзистор, эмиттер, коллектор, база, пластинка, p-n-p переход, интегральный, прямое направление, обратное направление)

           

5. Подведение итогов. Д/з. (1 мин.) (11⁰⁹-11¹⁰)

Параграф №116

В начале урока мы поставили цель сформировать первоначальные понятия о назначении, действии и основном свойстве полупроводниковых диодов, транзисторов. Мы добились результатов? (да/нет)

Озвучить оценки.

 

 

 

 

Лучший проводник электричества: выбор правильных металлов

В Quest-Tech мы используем различные сорта углеродистой, нержавеющей стали, алюминия, латуни и меди, и у нас есть производственные мощности для удовлетворения ваших производственных потребностей под одной крышей. Хотя все металлы (и некоторые металлические сплавы) в определенной степени проводят электричество, некоторые из них обладают большей проводимостью, чем другие. Лучший проводник электричества может вас удивить!

Какой металл является лучшим проводником электричества?

Серебро

Лучшим проводником электричества является чистое серебро, но неудивительно, что это не один из наиболее часто используемых металлов для проведения электричества.

Широкое использование чистого серебра имеет несколько недостатков. Во-первых, он имеет тенденцию тускнеть при использовании, что вызывает проблемы, связанные с «скин-эффектом», т. е. неравномерным распределением тока, которое может возникать в высокочастотных токах. Второй недостаток является наиболее очевидным — просто слишком дорого прокладывать серебряный провод через здание — гораздо дороже, чем алюминиевый или медный.

Медь

Одним из наиболее часто используемых металлов для проведения электричества является медь. Как материал, медь податлива, ее легко наматывать или паять, что делает ее лучшим выбором, когда требуется большое количество проводки.Основная электрическая функция меди связана с передачей электроэнергии и выработкой электроэнергии. Он используется в двигателях, генераторах, трансформаторах и втулках. При правильной установке это самый безопасный и эффективный металл для производства электроэнергии.

Медь

обычно используется в качестве эффективного проводника в бытовых приборах и электрооборудовании в целом. Из-за низкой стоимости большинство проводов имеют медное покрытие. Часто можно встретить сердечники электромагнитов, обычно обмотанные медной проволокой. Медь также используется в микроэлектронных проводниках, электрических схемах и микропроцессорах из-за ее высокой проводимости и низкого сопротивления джоулеву нагреву. Он также используется в мобильных телефонах, телевизорах и компьютерах.

Алюминий

Алюминий — еще один металл, известный своей высокой электропроводностью. Хотя по объему его проводимость составляет всего 60% от меди, по весу один фунт алюминия имеет электрическую токонесущую способность двух фунтов меди. Это делает его очень экономичным материалом, и из-за этого он все чаще заменяет медь в некоторых приложениях, связанных с электричеством.

Алюминий используется в линиях электропередач на большие расстояния, при передаче и распределении электроэнергии высокого напряжения в коммунальной сети; и, в служебном узле, служебный вход и устройство подачи проволоки. Его плотность и исключительно низкая стоимость делают его очень разумным выбором для многих крупномасштабных электрических применений, таких как электрические силовые кабели, электрические разъемы и даже электрические контакты автоматических выключателей. Алюминий часто используется в спутниковых антеннах.

Золото

Золото

также известно своей высокой проводимостью, но из-за его стоимости его используют в умеренных количествах.Микрочипы могут иметь золотые провода для соединений, а там, где требуется высокая устойчивость к окислению и коррозии наряду с высокой проводимостью, используется очень тонкое золотое покрытие.

Когда речь идет о металлических сплавах, их физические свойства могут улучшить основной металл в таких областях, как прочность, долговечность, устойчивость к условиям окружающей среды и применение в электротехнике.

Например, латунь — сплав меди — также используется для проведения электричества. Это делается путем добавления примерно 30% цинка в чистую медь.Хотя электрическая и теплопроводность латунного сплава составляет всего 28% от проводимости меди, его немагнитные свойства делают его идеальным для электрических и электронных клемм и разъемов.

Какой металл является самым плохим проводником электричества?

Нержавеющая сталь

Несмотря на то, что электропроводность неизвестна, различные марки нержавеющей стали по-прежнему имеют важные электрические применения. Тип 304 и тип 316 являются наиболее распространенными марками, используемыми в электротехнической промышленности из-за их превосходной коррозионной стойкости.Электрические шкафы для настенного и напольного монтажа и отдельно стоящие распределительные коробки изготовлены из нержавеющей стали.

Обратитесь к экспертам по металлам в Quest-Tech

Quest-Tech знает, что правильный выбор металла для работы может иметь решающее значение, будь то электрические или другие требования. Наш опыт заключается в производстве металлических компонентов и сборочных конструкций, и мы здесь, чтобы ответить на любые ваши вопросы и помочь вам принять правильное решение. Хотите использовать Quest-Tech для своего следующего проекта? Свяжитесь с нами сегодня!

Проводники и изоляторы

Электроны различных типов атомов имеют разные степени свободы для перемещения.В некоторых типах материалов, таких как металлы, самые внешние электроны в атомах настолько слабо связаны, что они хаотично перемещаются в пространстве между атомами этого материала не более чем под влиянием тепловой энергии комнатной температуры. Поскольку эти практически несвязанные электроны могут свободно покидать свои соответствующие атомы и плавать в пространстве между соседними атомами, их часто называют свободными электронами .

В других типах материалов, таких как стекло, электроны атомов имеют очень мало свободы для перемещения.Хотя внешние силы, такие как физическое трение, могут заставить некоторые из этих электронов покинуть свои соответствующие атомы и перейти к атомам другого материала, они не очень легко перемещаются между атомами внутри этого материала.

Эта относительная подвижность электронов внутри материала известна как электрическая проводимость . Проводимость определяется типами атомов в материале (количество протонов в ядре каждого атома, определяющее его химическую идентичность) и тем, как атомы связаны друг с другом.Материалы с высокой подвижностью электронов (много свободных электронов) называются проводниками , а материалы с низкой подвижностью электронов (мало свободных электронов или их отсутствие) называются изоляторами .

Вот несколько распространенных примеров проводников и изоляторов:

Проводники:

• серебро
• медь
• золото
• алюминий
• железо
• сталь
• латунь
• бронза
• ртуть
• графит
• грязная вода
• бетон

Изоляторы:

• стекло
• резина
• масло
• асфальт
• стекловолокно
• фарфор
• керамика
• кварц
• (сухой) хлопок
• (сухая) бумага
• (сухая) древесина
• пластик
• воздух
• алмаз
• чистая вода

Необходимо понимать, что не все проводящие материалы имеют одинаковый уровень проводимости, и не все изоляторы одинаково устойчивы к движению электронов.Электропроводность аналогична прозрачности некоторых материалов для света: материалы, которые легко «проводят» свет, называются «прозрачными», а те, которые этого не делают, называются «непрозрачными». Однако не все прозрачные материалы одинаково пропускают свет. Оконное стекло лучше, чем большинство пластиков, и уж точно лучше, чем «прозрачное» стекловолокно. Так и с электрическими проводниками, одни лучше других.

Например, серебро является лучшим проводником в списке «проводников», обеспечивая более легкое прохождение электронов, чем любой другой упомянутый материал.Грязная вода и бетон также считаются проводниками, но проводимость этих материалов существенно ниже, чем у любого металла.

Физические размеры также влияют на проводимость. Например, если мы возьмем две полоски из одного и того же проводящего материала — одну тонкую, а другую толстую, — толстая полоска окажется лучшим проводником, чем тонкая, при той же длине. Если мы возьмем другую пару полосок — на этот раз обе одинаковой толщины, но одна короче другой, — более короткая будет обеспечивать более легкий проход для электронов, чем длинная.Это аналогично течению воды в трубе: толстая труба обеспечивает более легкое прохождение, чем тонкая труба, а короткая труба легче проходит воде, чем длинная труба, при прочих равных размерах.

Следует также понимать, что некоторые материалы изменяют свои электрические свойства в различных условиях. Стекло, например, является очень хорошим изолятором при комнатной температуре, но становится проводником при нагревании до очень высокой температуры. Такие газы, как воздух, обычно изолирующие материалы, также становятся проводящими при нагревании до очень высоких температур.Большинство металлов становятся хуже проводниками при нагревании и лучше при охлаждении. Многие проводящие материалы становятся идеально проводящими (это называется сверхпроводимостью ) при экстремально низких температурах.

В то время как нормальное движение «свободных» электронов в проводнике является случайным, без определенного направления или скорости, можно заставить электроны двигаться скоординированным образом через проводящий материал. Это равномерное движение электронов и есть то, что мы называем электричеством , или электрическим током .Точнее, его можно было бы назвать динамическим электричеством в отличие от статического электричества, которое представляет собой неподвижное накопление электрического заряда. Точно так же, как вода течет через пустоту трубы, электроны могут двигаться в пустом пространстве внутри и между атомами проводника. На наш взгляд проводник может казаться твердым, но любой материал, состоящий из атомов, в основном представляет собой пустое пространство! Аналогия с потоком жидкости настолько уместна, что движение электронов в проводнике часто называют «потоком».»

Здесь можно сделать важное наблюдение. Поскольку каждый электрон равномерно движется через проводник, он давит на электрон впереди него, так что все электроны движутся вместе как группа. Начало и прекращение потока электронов по всей длине проводящего пути происходит практически мгновенно от одного конца проводника к другому, даже если движение каждого электрона может быть очень медленным. Приблизительная аналогия — трубка, заполненная шариками встык:

Трубка полна шариков, так же как проводник полон свободных электронов, готовых к перемещению под действием внешнего воздействия. Если один шарик внезапно вставить в эту полную трубку с левой стороны, другой шарик немедленно попытается выйти из трубки справа. Несмотря на то, что каждый шарик прошел небольшое расстояние, передача движения по трубе практически мгновенна от левого конца к правому концу, независимо от длины трубы. С электричеством общий эффект от одного конца проводника до другого происходит со скоростью света: стремительные 186 000 миль в секунду!!! Однако каждый отдельный электрон проходит через проводник со скоростью , намного медленнее.

Если мы хотим, чтобы электроны текли в определенном направлении в определенное место, мы должны предоставить им надлежащий путь для движения, точно так же, как сантехник должен установить трубопровод, чтобы вода текла туда, куда он или она хочет. Чтобы облегчить это, провода изготовлены из металлов с высокой проводимостью, таких как медь или алюминий, самых разных размеров.

Помните, что электроны могут течь только тогда, когда у них есть возможность перемещаться в пространстве между атомами материала. Это означает, что электрический ток может быть только там, где существует непрерывный путь из проводящего материала, обеспечивающий канал для прохождения электронов. В аналогии с мрамором шарики могут течь в левую часть трубки (и, следовательно, через трубку) тогда и только тогда, когда трубка открыта с правой стороны для вытекания шариков. Если трубка заблокирована с правой стороны, шарики будут просто «скапливаться» внутри трубки, и «течь» шариков не будет.То же самое относится и к электрическому току: непрерывный поток электронов требует наличия непрерывного пути, чтобы обеспечить этот поток. Давайте посмотрим на схему, чтобы проиллюстрировать, как это работает:

Тонкая сплошная линия (как показано выше) является общепринятым символом непрерывного отрезка провода. Поскольку провод сделан из проводящего материала, такого как медь, входящие в его состав атомы имеют много свободных электронов, которые могут легко перемещаться по проводу. Однако в этом проводе никогда не будет непрерывного или равномерного потока электронов, если им не будет откуда прийти и куда уйти. Добавим гипотетический электрон «Источник» и «Назначение:»

Теперь, когда Источник электронов выталкивает новые электроны в провод с левой стороны, может происходить поток электронов по проводу (как показано стрелками, указывающими слева направо). Однако поток будет прерван, если токопроводящий путь, образованный проводом, прервется:

Поскольку воздух является изоляционным материалом, а воздушный зазор разделяет два куска провода, некогда непрерывный путь теперь прерван, и электроны не могут течь от Источника к Получателю.Это все равно, что разрезать водопроводную трубу пополам и заглушить сломанные концы трубы: вода не может течь, если из трубы нет выхода. С точки зрения электротехники, у нас было состояние электрической непрерывности , когда провод был цельным, и теперь эта непрерывность нарушается, когда провод разрезается и отделяется.

Если бы мы взяли другой кусок провода, ведущий к Пункту назначения, и просто установили физический контакт с проводом, ведущим к Источнику, у нас снова был бы непрерывный путь для движения электронов. Две точки на схеме указывают на физический контакт (металл-металл) между отрезками провода:

Теперь у нас есть непрерывность от Источника к новообразованной связи, вниз, вправо и вверх к Цели. Это аналогично установке «тройника» в одну из закрытых труб и направлению воды через новый сегмент трубы к месту назначения. Пожалуйста, обратите внимание, что через сломанный отрезок провода с правой стороны не протекают электроны, потому что он больше не является частью полного пути от источника к месту назначения.

Интересно отметить, что из-за этого электрического тока внутри проводов не происходит «износа», в отличие от водопроводных труб, которые в конечном итоге подвергаются коррозии и изнашиванию при длительном течении. Однако при движении электроны сталкиваются с некоторым трением, и это трение может генерировать тепло в проводнике. Это тема, которую мы рассмотрим более подробно позже.

ОБЗОР:

• В проводящих материалах внешние электроны в каждом атоме могут легко приходить и уходить, и называются свободными электронами .
• В изолирующих материалах внешние электроны не так свободно перемещаются.
• Все металлы электропроводны.
• Динамическое электричество или электрический ток — это равномерное движение электронов в проводнике. Статическое электричество — это неподвижный накопленный заряд, образованный либо избытком, либо недостатком электронов в объекте.
• Чтобы электроны могли непрерывно (неопределенно) течь через проводник, должен быть полный, непрерывный путь для их движения как в этот проводник, так и из него.

---

Уроки электрических цепей авторское право (C) 2000-2002 Тони Р. Купхальдт, в соответствии с положениями и условиями лицензии Design Science License.

Проводники и изоляторы | Тепловые и электрические проводники и изоляторы

---

Этот урок посвящен проводникам и изоляторам. Узнайте о списках теплопроводников, списках теплоизоляторов, списках электрических проводников и списках электрических изоляторов.

 

 

Примеры изоляторов

 

Проводники и изоляторы

 

Мы можем определить проводники и изоляторы по отношению к теплу и электричеству.

 

Проводники могут быть теплопроводами и электрическими проводниками . Изоляторы могут быть теплоизоляторами и электрическими изоляторами .

 

Проводники и изоляторы тепла

 

Проводники тепла (проводники тепла)

 

Проводники тепла или проводники тепла пропускают через себя тепло.

 

Вы когда-нибудь пробовали помешивать кипящий суп металлической ложкой ? Если вы пробовали это делать, то знаете, как быстро тепловая энергия течет от горячего супа через ложку к вашей руке.Ты помнишь; как у тебя пальцы стали гореть??? Это связано с тем, что тепло быстрее проходит через металл. Такие вещества, как металл, называются проводниками .

 

Теплопроводность

 

Перемещение тепла через твердый теплопровод называется теплопроводностью .

 

Например;

Металлическая ложка передает тепло от горячего супа к руке.

 

Хорошие проводники тепла

• Металл является хорошим проводником тепла, поскольку он легко пропускает тепло.
• Медь и серебро являются лучшими проводниками тепла.
• Медь проводит тепло в десять раз лучше, чем железо.
• Когда тепло передается за счет проводимости через теплопроводник, тепло передается от одного атома к другому. Тепло течет, а нагретые атомы — нет!

Примеры теплопроводников

• Алюминий
• Bronze
• CODE
• GOLD
• GRAPHITE
Mercury
• Mercury
• сталь
• Silver

Теплоизоляция (изоляторы Тепло)

 

Теплоизоляторы или изоляторы тепла не пропускают через себя тепло.

 

Вернемся к нашему примеру.

 

Если вы использовали деревянную ложку или ложку с пластиковой ручкой, вы по опыту знаете, насколько легче размешивать горячий суп. Это потому, что ни дерево, ни пластик не проводят тепло. Такие вещества называются изоляторами .

 

Хорошие теплоизоляторы

• Дерево, пластик и воздух — вот некоторые примеры теплоизоляторов.
• Газы являются самыми плохими проводниками тепла.Другими словами, они являются лучшими теплоизоляторами. Воздух представляет собой смесь газов. Вот почему воздух является хорошим изолятором.

Примеры тепла изоляторов

• Wood
• Plastics
• стекло
• резина
• пробка
• Farcelain
• Air

Использование тепловых проводников и изоляторов

 

Теперь вы понимаете, что и теплопроводники, и изоляторы могут быть полезны, но для разных задач.Например; дно кастрюли может быть сделано из металла, такого как железо или алюминий, что позволяет теплу быстро передаваться от плиты к еде внутри. А вот ручка у него, скорее всего, будет деревянной или пластиковой. Эти материалы не пропустят тепло к вашим пальцам и не обожгут их.

 

Теплопроводы и теплоизоляторы также называются теплопроводами и теплоизоляторами.

 

Проводники и изоляторы электричества

 

Электрические проводники (проводники электричества)

 

Электрические проводники или проводники электричества пропускают через себя тепло.Электрические проводники блокируют поток электричества.

 

Например;

Медь — металл, хорошо проводящий электричество. Большинство электрических проводов изготовлено из меди.

Хорошие электрические проводники

• Все металлы проводят электричество, но некоторые металлы лучше других.
• Медь, алюминий, золото и серебро являются очень хорошими проводниками.
• Серебро проводит электричество лучше, чем медь, но серебро слишком дорого для электропроводки.

Примеры электрических проводников

• серебро
• Aluminum
• Gold
• CORDE
• GRAPHITE
• сталь
• Brass
• Bronze

электрические изоляторы (изоляторы электричества)

электрические изоляторы или изоляторы электричества не пропускают электричество через себя.

 

Вернемся к нашему примеру.

 

Вы знаете, что большинство электрических проводов сделаны из меди.Но если дотронуться до этих проводов, можно получить удар током, что крайне опасно. Именно поэтому все электрические провода изолированы пластиковой оболочкой. Пластик является электрическим изолятором. Он вообще не проводит электричество. Таким образом, вы можете прикоснуться к электрическому проводу, не получая удара током из-за пластиковой крышки.

 

Все электрические провода изолированы пластиковой оболочкой

Хорошие электрические изоляторы

• Пластик, резина, дерево и стекло — все хорошие изоляторы.
• Электрические провода покрыты пластиком, а вилки и розетки сделаны из пластика по той же причине.
• Пластмасса изолирует ваши пальцы от электричества, проходящего через внутреннюю часть вилки.

9006

Пластик изолилирует ваши пальцы от электричества, пропуская через внутреннюю часть вилки

• пластик
• резина
• фарфор
• Air
• Paper
• ткань
• пробка
• керамика
• шерсть
Автор: K8School 9:31 утра

Какие материалы проводят электричество? — Scientific American

Ключевые понятия
Электричество
Проводник
Изолятор

Введение
Электричество питает многие устройства, которыми вы пользуетесь каждый день. Эти устройства состоят из цепей, от очень простых (например, лампа с одной лампочкой) до очень сложных (например, в компьютере). Попробуйте этот проект, чтобы построить собственную простую схему и использовать ее для проверки того, какие обычные бытовые материалы проводят электричество.

Фон
Вы, наверное, часто слышите слово «электричество», но что оно на самом деле означает? В повседневном использовании электричество обычно относится к электрически заряженным частицам (называемым электронами), движущимся по металлическим проводам.Поток электричества называется током. Металлы, как правило, очень хорошие проводники, то есть они легко пропускают ток. Материалы, которые не пропускают ток, называются изоляторами. Большинство неметаллических материалов, таких как пластик, дерево и резина, являются изоляторами. Вы заметите это, если когда-либо подключали что-то к сетевой розетке. Штыри на вилке и провод внутри шнура металлические, но они окружены пластиковой или резиновой изоляцией, чтобы вас не ударило током при прикосновении к шнуру!

Электричество требует полной «петли» для протекания тока. Это называется замкнутой цепью. Вот почему настенные розетки имеют два штыря, а аккумуляторы имеют два конца (положительный и отрицательный) вместо одного. Вы подключаете их обоих к цепи, и это создает полный цикл. Если петля вообще разорвется, она станет разомкнутой, и ток не будет течь.

В этом проекте вы соберете собственную простую схему, разобрав фонарик (конечно, с разрешения). Вы будете использовать свою схему в качестве тестера, чтобы определить, являются ли бытовые материалы проводниками или изоляторами.Когда вы соедините цепь с проводником, вы создадите замкнутую цепь, и лампочка фонарика включится. Если вы подключите цепь к изолятору, у вас все равно будет разомкнутая цепь, поэтому лампочка останется выключенной.

Материалы

• Фонарик (можно разобрать)
• Батарейки для фонарика
• Три куска провода, которые можно разрезать и зачистить (дополнительную информацию см. в разделе Процедура).
• Линейка с метрическими размерами
• Изолента (и/или резиновые ленты)
• Ножницы или нож (и помощь взрослого)
• Ассортимент металлических и неметаллических бытовых материалов, которые можно протестировать в вашей цепи

Подготовка

• Чтобы выполнить этот проект, вам нужно будет спасти три куска провода от старого электронного устройства. У вас может быть ящик для хлама, полный старых зарядных устройств для мобильных телефонов — они отлично подойдут. Вы также можете купить проволоку в скобяных лавках или в некоторых магазинах для рукоделия.
• Отрежьте три куска проволоки длиной не менее 10 сантиметров каждый.
• Попросите взрослого срезать ножницами или острым ножом около одного сантиметра изоляции с концов каждого провода, обнажая металл внутри. (Есть также специальный инструмент для этого, называемый инструмент для зачистки проводов. Вы или взрослый можете использовать их, если они доступны.)
• Разберите фонарик. Извлеките батареи. Если возможно, открутите «голову» (часть, которая держит лампочку) и снимите выключатель. Большинство фонариков можно легко разобрать вручную, но для этого вам может понадобиться другой инструмент (например, отвертка) и/или помощь взрослого.
• Осторожно: Электричество от стенных розеток очень опасно и может быть смертельным. Никогда не перерезайте провод и не открывайте электронное устройство, когда оно подключено к сетевой розетке.

Процедура

• Осмотрите фонарик изнутри и попытайтесь проследить цепь. Помните, что электричеству требуется замкнутая цепь для протекания. Цепь в фонаре обычно идет от одного конца батарейного отсека через выключатель, затем через лампочку и обратно к другому концу батарейного отсека. Сможете найти схему?
• Ваша первая цель — с помощью двух проводов соединить батарейный отсек напрямую с лампочкой.Это может потребовать некоторых усилий с вашей стороны — не все фонарики одинаковы. Сложно ли создать свой новый замкнутый контур?
• Батарейный отсек должен иметь положительный (+) и отрицательный (–) концы. Используйте изоленту, чтобы прикрепить один конец провода к металлическим частям на каждом конце батарейного отсека. Убедитесь, что провода плотно прижаты, чтобы обеспечить хороший контакт. ( Совет: Если батареи просто вставляются в корпус фонарика, а не удерживаются на месте зажимами или пружинами, используйте резиновые ленты, чтобы скрепить их вместе встык. когда вы снимаете их с фонарика.)
• Теперь отыщите два металлических контакта на корпусе лампочки и соедините с ними другие концы проводов изолентой. Совет: Иногда вся внутренняя часть корпуса фонаря металлическая, и это служит одним из контактов. Удалось ли вам создать цепь и заставить лампочку загореться?
• Если вы сделали контакты правильно, то лампочка должна загореться. Если лампочка не горит, не волнуйтесь! Есть несколько вещей, которые вы можете проверить:
• Возможно, у вас есть светодиодный фонарик.LED означает светоизлучающий диод. Светодиод — это особый тип лампочки, который действует как односторонний клапан для электричества. Он загорается только тогда, когда его положительные (+) и отрицательные (–) стороны соединены правильно. Попробуйте поменять местами два провода, подключенных к аккумулятору, и посмотрите, загорится ли он.
• Другая причина, по которой вы можете не получать света, заключается в том, что ваши провода могут плохо контактировать с металлом в цепи фонарика. Попробуйте зажать контактные точки пальцами или используйте что-то вроде мини-прищепок или зажимов для переплета, чтобы сжать соединения.
• Теперь у вас должна быть рабочая схема. По сути, вы удалили аккумулятор и лампочку из корпуса фонарика и воссоздали цепь, используя два провода. Вы можете использовать эту схему для проверки проводимости бытовых материалов, добавив третий провод.
• Отсоедините провод от одного конца аккумуляторной батареи. Это создает разомкнутую цепь, и ваша лампочка должна погаснуть.
• Прикрепите один конец третьего провода к этому концу аккумуляторной батареи. Ваша схема теперь должна состоять из трех проводов, два из которых имеют свободные концы.
• Соедините два свободных конца проводов вместе. Это должно снова создать замкнутую цепь, и ваша лампочка должна включиться.
• Проверьте, являются ли материалы проводящими, прикоснувшись к ним обоими свободными концами провода одновременно.
• Что произойдет, если вы коснетесь металлических предметов, таких как скрепки или алюминиевая фольга? Если лампочка загорается, значит ли это, что материал является проводником или изолятором?
• Что произойдет, если вы коснетесь неметаллических предметов, таких как дерево, пластик или резина? Лампочка горит или не горит?
• Дополнительно: Можете ли вы найти какие-либо неметаллические проводящие материалы в вашем доме?

Наблюдения и результаты
Может потребоваться немного усилий, чтобы перепроектировать фонарик после того, как вы его разобрали. Однако вы должны иметь возможность заставить фонарик работать без выключателя питания, подключив аккумуляторный отсек напрямую к лампочке с помощью двух проводов. Добавление третьего провода позволяет создать «тестер». Когда вы касаетесь металлического предмета свободными концами провода, лампочка должна загореться, как обычно. Это работает, потому что металлические предметы являются проводниками, поэтому они создают замкнутую цепь. Когда вы прикасаетесь к изоляционным материалам, таким как пластик, резина и дерево, цепь остается разомкнутой, поэтому лампочка остается выключенной, потому что ток не течет.

Трудно найти неметаллические проводящие материалы. Для некоторых фонариков может подойти графитовый сердечник. Но графит имеет очень высокое сопротивление по сравнению с металлами, поэтому лампочка может казаться очень тусклой или вообще не гореть.

Очистка
Соберите свой фонарик, если вам нужно использовать его снова, или сохраните самодельный тестер электропроводности!

Еще для изучения
Какие материалы являются лучшими проводниками, от Science Buddies
Движущиеся электроны и заряды, от Physics4Kids
Генерация электричества с помощью лимонной батареи, от Scientific American
Научные занятия для всех возрастов, от Science Buddies

Это задание было предложено вам в сотрудничестве с Science Buddies

Список лучших проводников электричества — судья RC

Что такое электропроводность?

Способность тока проходить через любой материал называется электропроводностью. Некоторые элементы, такие как большинство металлов, обладают высокой электропроводностью, поэтому через них может протекать ток, и вы можете получить удар током. Другие материалы, такие как дерево, резина и бумага, не являются хорошими проводниками. Их можно назвать изоляторами, потому что они не пропускают через себя ток.

Электрическую проводимость также можно назвать удельной проводимостью, поскольку она является неотъемлемым свойством отдельного материала. Он варьируется от материала к материалу. Каждый атом имеет некоторое количество электронов в своей валентной оболочке.Проводимость зависит от размера атома и от того, насколько далеко от ядра находятся электроны. Когда электроны находятся в последней оболочке, ядерное притяжение относительно меньше, и даже небольшой электрической силы будет достаточно, чтобы сдвинуть их.

Эти свободные электроны называются мобильными электронами или электронным облаком. Когда батарея прикреплена, скажем, к железному бруску, электроны начинают двигаться к электроположительному концу батареи.

С электроотрицательного конца вытекает больше электронов, которые отталкивают другие электроны от стержня.Этот цикл продолжается, и генерируется электрический ток. Это явление не может произойти в изоляторе, так как электроны плотно упакованы, а ядерное притяжение велико. Таким образом, нет свободных электронов, которые могли бы двигаться.

Кроме того, квантовая механика предполагает, что электроны могут занимать только дискретный уровень энергии в атоме. Когда атом высвобождает много энергии, электронам приходится прыгать на другую орбиту, чтобы добраться до этого энергетического уровня. Однако не все электроны могут перейти на другой уровень.Эти оставшиеся электроны могут двигаться, вызывая электронную проводимость.

Факторы, влияющие на электрическую проводимость

Изменение температуры влияет на проводимость. Повышение температуры приводит к возбуждению атомов, что в конечном итоге увеличивает проводимость, и теперь электронам не требуется столько энергии, чтобы выйти из атома.

Проводимость уменьшается, когда к элементу добавляются примеси, потому что они препятствуют потоку электронов. Проводимость может различаться в разных структурах.Кроме того, он будет замедляться на границе раздела в разных фазах материала.

Когда электричество проходит через материал, оно создает электромагнитное поле. Магнитное и электрическое поля перпендикулярны друг другу. Поток тока уменьшается из-за создания магнитосопротивления от внешнего электромагнитного поля.

После определенного уровня частота заставляет ток течь вокруг материала, а не через него. Это называется скин-эффектом.Этот эффект не возникает при постоянном токе, поскольку колебания отсутствуют, поэтому частота не возникает.

Что является лучшим проводником электричества?

Лучшим проводником электричества является серебро, за которым следуют медь и золото из-за его кристаллической структуры и связей. Отсутствует ковалентный характер. Он имеет решетчатую структуру, которая облегчает прохождение через него электронов.

Кроме того, он имеет больший размер, чем большинство атомов, что делает его валентную оболочку дальше от ядра.Влияние ядра на валентные электроны уменьшается, потому что остальные электроны мешают, вызывая экранирующий эффект. Серебро имеет 105% проводимость.

Проводит ли медь?

Наиболее известным проводником электричества является медь. Он имеет проводимость 100%. Одна из причин того, что медь является хорошим проводником, заключается в том, что ее валентная оболочка находится далеко от ядра. В результате электронам относительно легче освободиться с минимальной силой.Внешняя оболочка атома меди заполнена только наполовину, так что может течь много электронов.

Если он подключен к батарее, электроны покидают атомы и движутся к электроположительному концу, создавая электричество. Медь широко используется, хотя серебро является лучшим проводником, потому что оно намного дешевле, долговечнее и менее агрессивно. Медь используется для изготовления проводов из-за ее доступности и цены по сравнению с другими проводниками.

Проводит ли золото?

Золото хорошо проводит электричество.Золото имеет проводимость 70%. Подобно серебру и меди, он имеет одинаковую структуру атома. Между валентными электронами и ядром существует относительно больший зазор, что приводит к уменьшению ядерного притяжения. Эти валентные электроны, таким образом, имеют свободу перемещения.

Когда они находятся рядом с электрическим полем, они начинают двигаться к положительному концу, что создает ток. Хотя золото не является таким хорошим проводником, как серебро или медь, оно все же используется, потому что оно менее агрессивно и более долговечно, чем серебро.

Является ли алюминий электропроводным?

Алюминий является хорошим проводником электричества, его содержание составляет 61%. Правильная решетка положительных ионов формируется вокруг электронов, когда они становятся делокализованными. Эти электроны имеют свободу движения.

Когда металл подвергается воздействию напряжения, это заставляет свободные электроны двигаться к положительному концу, в то время как больше электронов поступает с отрицательного конца. Этот цикл вызывает поток электронов и, таким образом, генерируется и проводится электричество.

Проводит ли латунь?

Латунь представляет собой сплав меди и цинка. Из-за того, что это не чистый металл, его проводимость намного ниже, чем у меди. Латунь имеет проводимость 28%. Несмотря на то, что латунь не является лучшим проводником, ее обычно используют в качестве эталона для сравнения с другими металлами. Проводимость латуни увеличивается по мере увеличения отношения меди к цинку. Чем больше латуни смешано с сплавом, тем более проводящим он становится.

Является ли цинк электропроводным?

Цинк является еще одним проводником электричества.Как и все другие металлы, он имеет электронное облако из-за свободных электронов в валентной оболочке. Эти электроны легче перемещать.

При приложении некоторой электрической силы электроны начинают двигаться к положительному концу из-за притяжения. Это вызывает поток электронов и, в конечном счете, генерацию электричества. Цинк один содержит 27%

Является ли никель электропроводным?

Никель проводит электричество. Как упоминалось ранее, у него также есть валентные электроны, которые могут проходить через металл, когда к нему прикладывается электрическая сила через батарею или любой другой источник.Проводимость никеля составляет 22%, что находится на нижней стороне.

Чистый никель обладает высокой проводимостью, но когда к нему добавляются примеси, проводимость снижается. Таким образом, чистый никель используется для изготовления проводов и компонентов аккумуляторов. Никелирование и цинкование электролитических растворов также очень известны.

Поскольку мы знаем, что латунь не обладает такой проводимостью, как медь, увеличение содержания латуни не увеличивает проводимость латуни.

Является ли железо электропроводным?

Железо не такой хороший проводник, но если говорить о проводимости железа в целом, то его можно считать довольно хорошим проводником электричества с его проводимостью 17%. Его сопротивление составляет 9,7 мкОм·см. Железо, будучи металлом, также имеет свободные электроны в своей валентной оболочке, которые с некоторой силой присоединенной батареи начинают течь через него.

Даже тогда это не такой уж хороший проводник. Другой причиной является его структура, которая не дает электронам много места для движения, потому что атомы плотно упакованы.

Проводит ли платина?

Платина, также известная как белое золото, имеет относительную проводимость приблизительно 16.5%, так как сопротивление его атома почти в пять раз выше, чем у золота. Это крайне нереакционное соединение, а это означает, что электронам требуется большая сила, чтобы возбудиться и начать двигаться. Только на определенном уровне платина может проводить электричество, когда ее электроны становятся подвижными.

Проводит ли бронза?

Бронза, как и латунь, представляет собой сплав меди с примесью олова. Он имеет проводимость 15%. Иногда в него добавляют другие металлы и неметаллы. Как и у латуни, проводимость бронзы зависит от того, сколько меди присутствует в сплаве.

Однако бронзовый сплав больше известен своей долговечностью, чем проводящими свойствами из-за большого количества присутствующих в нем примесей.

Проводит ли свинец?

Чистый свинец имеет электропроводность 7%. Он также следует принципу свободного электрона, когда электрон движется и течет из-за отталкивания, вызванного электроном от источника электричества. Обычно он используется в разъемах аккумуляторов автомобилей.

Является ли нержавеющая сталь электропроводной?

Нержавеющая сталь имеет 3% проводимость.Как и обычная сталь, нержавеющая сталь является довольно плохим проводником электричества и имеет значительно более низкую проводимость, чем медь.

Даже в этом случае он широко используется, поскольку обладает высокой коррозионной стойкостью из-за содержания в нем углерода. Он вызывает гальваническую коррозию других металлов, если они находятся в тесном контакте с ним, но он останется незатронутым.

Электропроводность Таблица

+

Рейтинг	электрического проводника	Проводимость Процент
1	Серебро	105%
2	Медь	100 %
3	Золото	70%
4	Алюминиевый	61%
5	Латунь	28%
6		цинка 27%
	7 Никель	22%
	8 Железный	17%
	9 Платиновый	16.5%
10	Бронзовый	15%
11	Свинец	7%
12	Нержавеющая сталь	3%

Золотая недвижимость

| АМНХ

Образец сусального золотаПодарок The Gold Leaf Company
© AMNH / Крейг Чесек

Нет других металлических или минеральных мер до золота

Красота, ценность и многие другие уникальные качества золота делают его предпочтительным материалом во многих отраслях промышленности. Большая часть золота — 78 процентов годового запаса золота — используется в ювелирных изделиях. Другие отрасли, в основном электроника, медицина и стоматология, требуют около 12 процентов. Остальные 10 процентов годового запаса золота используются в финансовых операциях.

Золото используется в качестве контактного металла в электронной промышленности, поскольку оно является хорошим проводником как электричества, так и тепла.

Слово «золото», скорее всего, происходит от индоевропейского слова ghel , означающего «желтый». Химический символ золота, Au , является сокращением от латинского слова «золото» aurum , означающего «светящийся рассвет».»

Золотая проволока Золото пластично: его можно вытянуть в тончайшую проволоку.
© AMNH / Крейг Чесек

Золото проводит тепло и электричество. Медь и серебро являются лучшими проводниками, но золотые соединения служат дольше обоих, потому что они не тускнеют. Дело не в том, что золото служит дольше, а в том, что оно дольше сохраняет проводимость.

Золото пластично: Его можно вытянуть в тончайшую проволоку. Одна унция золота может быть втянута в 80 километров (50 миль) тонкой золотой проволоки толщиной пять микрон или пять миллионных долей метра. Этот образец имеет диаметр 0,20 миллиметра (0,008 дюйма).

 

Космический шлем Apollo 11 ReplicaGold обладает высокой светоотражающей способностью. Козырьки космических шлемов космонавтов покрываются таким тонким золотым покрытием, что оно становится частично прозрачным. Астронавты могут видеть сквозь него, но даже при такой тонкости золотая пленка уменьшает блики и тепло от солнечного света.
© АМНХ / Денис Финнин

Золото хорошо отражает тепло и свет. Козырьки космических шлемов астронавтов покрываются настолько тонким (0,00005 мм, или 0,000002 дюйма) золотым покрытием, что становятся частично прозрачными. Астронавты могут видеть сквозь него, но даже при такой тонкости золотая пленка уменьшает блики и тепло от солнечного света.

Золото ценится за свою красоту. Ювелиры и мастера по металлу ценят его как металл, который можно чеканить, ковать, отливать, растягивать или скручивать.

 

 

 

Золотая комнатаЗолото — самый ковкий металл — можно расплющить в чрезвычайно тонкие листы. Стены Золотой комнаты покрыты приблизительно 300 квадратными футами 23-каратного сусального золота, представляющего собой три унции золотого металла, что эквивалентно объему трех монет в полдоллара США.
© АМНХ / Денис Финнин

Золото податливо , поэтому его можно расплющить в чрезвычайно тонкие листы.Стены Золотой комнаты покрыты примерно 28 квадратными метрами (300 квадратных футов) 23-каратного сусального золота, представляющего собой 3 унции золотого металла. Нанесение сусального золота, также известное как золочение, — древняя техника. Традиционные ремесленники забивали необработанное золото между кусками кожи, пока оно не становилось слишком тонким, чтобы его можно было увидеть. Одна унция золота может быть отчеканена достаточно тонко, чтобы покрыть более 9 квадратных метров (96,9 квадратных футов) поверхности. Сусальное золото может иметь толщину всего 0,18 микрона (семь миллионных дюйма); стопка из 7055 листов будет не толще десяти цента.

Значение хороших и плохих проводников тепла

Все металлы являются хорошими проводниками тепла, и они по-разному проводят тепло, что означает, что некоторые металлы проводят тепло быстрее, чем другие. Тепло делает нас комфортными и помогает нам готовить пищу, и это интересная форма энергия.


Теплопроводы

Некоторые материалы позволяют теплу проходить через них, и они известны как хорошие проводники тепла или теплопроводники, такие как железо, алюминий, медь, серебро, латунь, свинец и нержавеющая сталь.

Металлы являются лучшими проводниками, потому что они содержат свободные электроны, электроны легко проходят через металл, они получают кинетическую энергию от столкновений с горячими атомами и передают энергию при столкновении с холодными атомами, что приводит к более быстрой передаче тепла.

Оставляя зазоры между железнодорожными стержнями, которые сделаны из железа, чтобы избежать железнодорожных аварий, где железо является хорошим проводником тепла, поэтому оно расширяется и скручивается от тепла.

Металлы хорошо проводят тепло.


Различные металлы различаются по теплопроводности: медь проводит тепло быстрее, чем алюминий, а алюминий проводит тепло быстрее, чем железо.

Теплоизоляторы

Некоторые материалы не пропускают тепло через себя, и они известны как плохие проводники тепла или теплоизоляторы, Изоляторы плохо проводят тепло, Плохие проводники являются хорошими изоляторами, и это материалы, по которым тепло не может распространяться через.

Теплоизоляторы, такие как дерево, стекло, бумага, шерсть, резина, жидкости, пластик, пробка, пенопласт, вакуум и газы, особенно воздух.

Люди получают выгоду от воздуха в качестве изоляционного материала для сохранения тепла в холодных странах, воздух используется для изготовления изоляционных стеклянных окон.

Окно с изоляционным стеклом изготавливается путем склеивания двух стеклянных листов и оставления между ними пространства, заполненного воздухом для предотвращения утечки тепла.

Использование хороших и плохих проводников тепла

Алюминий, медь и нержавеющая сталь являются хорошими проводниками тепла, поскольку они являются металлами. Они используются для изготовления кастрюль и чайников, которые используются в домах и на фабриках.

Кастрюли быстро нагреваются, и пища может быть приготовлена ​​быстрее, Пластмасса и дерево являются теплоизоляционными материалами, они используются для изготовления ручек кастрюль, утюга и чайников, Они помогают удобно их держать.

Шерсть является теплоизолятором, который используется при изготовлении тяжелых одеял и деревянной одежды. Таким образом, они используются зимой, чтобы согреть тело и предотвратить утечку тепла. Волосы и мех животных плохие проводники тепла и защищают их от холода.

Транспортные средства, перевозящие легковоспламеняющиеся материалы, такие как бензин, покрыты материалами с плохой теплопроводностью, чтобы бензин не нагревался и не воспламенялся.

Строительные материалы, такие как кирпичи, асбест и глина, являются плохими проводниками тепла, они не пропускают тепло и холод через кирпичные стены.


Строительные материалы сохраняют тепло зимой и прохладу летом, а навесы на крыше сделаны из асбеста по той же причине.

Солнечная энергия (Солнце), Пути теплопередачи (проводимость, конвекция и излучение)

Физические и химические свойства вещества (плотность, температура плавления, температура кипения, твердость, электрическая и теплопроводность)

Металлические и неметаллические свойства, кислотные и основные свойства в периодической таблице

Тепловые изменения, сопровождающие физические изменения и объяснение источника теплоты раствора

Тепловые изменения, сопровождающие химические изменения, и закон Гесса о сумме постоянных теплот

.