Справочник по электротехническим материалам. Под ред. Ю.В.Корицкого и др. Том 3 (3-е изд., 1988) (1152098), страница 55
Текст из файла (страница 55)
Б. В. Молотилова.— Мл Металлургия, 1983.— 438 с. 18. Смоленский Г. А., Леманов В. В. Ферриты н их техяическое применение.— Лс Наука, 1975.— 219 с. 19. Хандрнх К., Кобе С. Аморфные ферран феррнмагнетикн.— Мл Мир, 1982.— 293 с, 20. Яковлев Ю. М., Генделев С. Ш. Моиокристаллы ферритов в радиоэлекгронике.— Мл Советское радио, 1975. — 360 с.
ЧАСТЬ ВТОРАЯ ПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ е— (р— )рф— А— а— с— Н— Е— Е е— Е— Ер— Нф,— НБ й— )в 1— й— 1.о— г„— ав Еф— герма-ЭДС энергия энергия Ферми работа выхода электронов, константа постоянная решетки постоянная решетки, удельная теплоемкость диаметр, коэффициент диффузии плотность напряженность электрического поля модуль упругости заряд электрона сила контактного нажатия разрывное усилие критическое магнитное поле сверхпроводника число Бринелля постоянная Планка ток сила света плотность тока частота постоянная Больцмана число Лоренца длина образца масса масса свободного электрона эффективная масса электрона концентрация электронов давление электрическое сопротивление сопротивление квадрата пленки (поверхности) атомный радиус плошадь, удельная герма-ЭДС площадь поверхности Ферми Т вЂ” температура, К Т„вЂ” температура перехода в сверхпроводящее состояние 1 — температура, 'С () — потенциал о — скорость Х вЂ” реактивное сопротивление м — углован частота, плотность теплового потока а — температурный коэффициент, угол бт — скорость испарения Л111 — относительное удлинение 6 — поверхностное натяжение; толщина пленки Б — коэффициентизлучения (излучательная способвость) р) — вязкость йк- температура (точка) Кюри к — коэффициент теплопроводности Х вЂ” длина волны, глубина проникновения р — улельное сопротивление о, — временное сопротивление разрыву (предел прочности при растяжении) о, — предел прочности при сжатии о, -- предел пропорциональности гп — ударная вязкость о, — предел текучести о„ вЂ” предел усталости при скручивании о„, — предел усталости при изгибе ом — предел прочности при сдвиге т — время Ф вЂ” световой поток р — подвнжносзь носителей заряда, магнитная проницаемость у — удельная электрическая проводимость РАЗДЕЛ 10 КЛАССИФИКАЦИЯ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ М.
В. Ведерников 10.1. КЛАССИФИКАЦИЯ В этом разделе представлены основные эмпирические и теоретические положения об электропроводнасти и близких физических свойствах металлов и нх сплавов. Некоторые свойства большинства чистых металлов приведены в табл. 1О.!. Значения физических параметров в таблице даны для комнатной (293 К) температуры или вблизи нее. Если металл существует в нескольких полимарфных модификациях (изменяет кристаллическую структуру при изменении температуры), то в табл. !0.1 приводятся значения для модификации, равновесной при комнатной температуре. В последующих разделах второй части излагаются сведсния об основных проводниковых материалах. Кратко представлены также сведения о модификациях проводящею углерода и других немегаллических проводящих материалах (оксидах металлов, гетерогенных композиционных материалах) .
В настоящее время не существует общепринятой классификации проводниковых материалов. Металлические проводящие материалы в физике, химии. технике классифицируются по разным признакам; 1. По составу: чистые наталий н сплавы. 2. По значению проводимости: хорошие и плохие проводники. К хорошим проводникам относится большинство металлов: оии хороша проводят ток, пластичны, к плохим — относятся элементы т' группы периодической системы элементов: висмут, сурьма, мышьяк, которые хрупки, плохо проводят ток. Их иногда называют полуметаллами. 3.
По положению в периодической системе элементов Д. И. Менделеева металлы подразделяют на: шепочные (г(а и другие металлы подгруппы 1а), блаюродные (к ним в физике в отличие от техники относят только одновалентные металлы подгруппы !6), щелочноземельныс (Са, Зг, Ва, )(а из подгруппы Па)„ многовалентные простые (остальные металлы П группы, а также из подгруппы ЕПа и )На), актиниды (Ас и металлы с ббльщими атомными номерами), переходные и редкоземельные. Электрические свойства металлов внутри названных групп весьма близки, а между группа- ми могут сильно отличаться. Например, блаюродные металлы: медь, серебро и золото-- все имеют малое сопротивление, а редкоземельные: гадолиний, церий и другие — очень большое.
4. По особенности строения электронных оболочек: нормальные н переходные металлы. По мере увеличения порядкового номера химических элементов в периодической системе происходит заполнение электронных оболочек в последовательности,определяемой квантовамеханической теорией. Однако при некоторых порядковых номерах энергии двух соседних оболочек оказываются очень близкими, благодаря чему сначала заполняется ие очередная, а последующая оболочка. Элементы, в которых происходит такой «сбой», называются переходными, все онн являются мв аллами н образуют в таблице Менделеева несколько рядов: вг) (от скандия до никеля), 4«( (иттрий — палладий), бб (лантан — платина) н 41 (редкоземельные металлы или лантаноиды — от церна до лютеция). В каждом из рядов происходит постепенное заполнение оболочки 34„ 4г(, 54 или 4( соответственно.
Остальные металлы называются нормальными. Современная физическая теория значительно лучше может объяснить различные свойства нормальных, чем переходных металлов. Переходные металлы представляют собой важнейшую для техники группу металлов, в том числе для электротехники (магнитные, конструкционные, проводящие, с высоким сопри«явлением и другие материалы, имеющие основой переходные металлы).
10.2. ОСНОВНЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ И ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ МЕТАЛЛОВ Экспериментальные законы и простейшая электронная морин. При воздействии на твердое тело электрического и магнитного полей или разности температур в нем возникают потоки заряженных частиц и энергии. Явления возникновения этих потоков (нли токов) в физике твердого тела принято называть кинетическими явлениями (эффектами) или явлениями переноса; в иностранной литературе распространен термин «транспортные эффекты». При этом обычно имеют в виду воздейсг- [$10.2] Эле«тропроаодласть и геп»опрозодиосгь металлов вне стационарных, т. е. неизменных во времени полей, на неподвижные проводники. В этом случае ток (поток) пропорционален разности потенциалов или разности температур, а коэффициент пропорциональности целиком определяется геометрическими размерамн проводника и физичесними свойствами его материала.
Г!ри единичных геометрических размерах коэффициент пропорциональности зависит только от свойств данного материала, является его фундаментальной физической характеристикой. Эти физические характеристики называют кинетическими коэффициентами. При переменных полях возникающие в проводнике токи зависят, помимо геометрических размеров и соответствующего кинетического коэффициента, также от частоты поля, формы проводника и взаимного расположения элементов цепи. Например, сопротивление проводника переменномуу электрическому току очень сильно зависит от частоты благодаря скинэффекту (вытеснение тока из центральной части сечения проводника на периферию). Из возможных кинетических явлений наиболее известны и важны для техники два: элактрапрозадкость (свойство вещества проводить под действием не изменяющегося во времени электрического паля неизменяющийся электрический ток) и геллояразодхость (аналогичное определение по отношению к разности температур и тепловому патоку).
Количественно эти явления описываются законами Ома и Фурье соответственно: /=уЕ; м=хбТ, (10.1) где / — плотность электрического тока; Е— напряженность электрического паля; ив плотность теплового потока; бТ вЂ” разность температуры на единичном участке длины проводника. Кинетические коэффициенты у и х называются соответственно коэффициентом электрической проводимости (удельной ззектрической проводимостью) и коэффициентом геплопрааодности.
На практике для характеристики проводников часто используют удельное злекгри«еское сопротивление р= 1/у. Сопротивление проводника произвольных размеров вычисляется по формуле Я=Р1/5. Металлы обычно определяют как вещества пластичные, с характерным блеском, хорошо проводящие электрический ток и теплоту. Для электропроводиости металлов типичны; а) низкое значение удельного сопротивления при комнатной температуре (от сотых долей до единиц микроом-метров); б) значительный рост сопротивления при повышении температуры, близкий к прямой пропорциональной зависимости; в) при понижении температуры до температуры, близной к абсолютному нулю, сопротивление уменьшается до очень малою значения, составляющего для наиболее чистых металлов 1О ' или лаже меньшую далю сопротивления при комнатной температуре. Для металличесних проводников характерна .также связь между удельной электрической проводимостью и удельной теплопроводностью, описываемая эмпирическим законом Видемана— Франца: отношение х/у прибзизительно одинаково для различных металлов при одинаковой температуре.
Частное ат деления этого отношения иа абсолютную температуру Т (Ео= =х/ТТ), называемое числом Лоренца, является величиной, значения которой мала отличаются лля всех металлов при всех температурах. Экспериментальные значения числа Лоренца лля некоторых металлов приведены в табл. 10.2. Задачей теории кинетических явлений в металлах является объяснение формы зависимостей кинетических коэффициентов от температуры, давления и других факторов. а также вычисление их значений. Для этого необходимо иметь представление о внутреннем строении металлов.
Фундаментальная идея этого раздела физики возникла на рубеже Х!Х вЂ” ХХ ввл атомы, из которых состоит металл, ионизирозаны, а отделившиеся от них валентные электроны свободны, т. е. делокализованы н принадлежат всему кристаллу. Ионы расположены строго упорядоченно, образуя правильную кристаллическую решетку. Взаимодействие этого положительно заряженного кристаллического остова и отрицательно заряженного облака свободных электронов таково, что делает кристалл весьма стабильным, устойчивым образованием.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
