Cupru, conductivitate, proprietăți, caracteristici și aplicații

În multe ramuri ale industriei moderne este utilizat pe scară largă foarte materiale, cum ar fi cuprul. Conductivitatea electrică a acestui metal este foarte mare. Acest lucru explică fezabilitatea aplicării sale în principal în inginerie electrică. conductori de cupru se obțin cu performanțe excelente. Desigur, acest metal este folosit nu numai în inginerie electrică, ci și în alte industrii. Datorită relevanței sale, inclusiv calitățile sale, cum ar fi rezistența la distrugerea corosive, în unele medii corozive, refractari, plasticitate, etc.

informații istorice

Cuprul este un metal cunoscut omului încă din cele mai vechi timpuri. Aceasta explică introducerea precoce a persoanelor cu aceste materiale în primul rând, prevalența ei în natură sub formă de pepite. Mulți cercetători cred că a fost primul metal de cupru recuperat de la persoana de compusi cu oxigen. După ce rocile doar încălzite în foc și se răcește rapid, făcându-le să se crape. Mai târziu, recuperarea cuprului a început să producă pe rug, cu adaos de cărbune și de burduf suflare. Îmbunătățirea acestui proces în cele din urmă a dus la crearea a cuptorului cu cuvă. Cu toate acestea mai târziu, metalul a început să primească prin oxidarea minereurilor de topire.

Cupru: Material conductivitate

În starea de repaus, toate orice electroni liberi de metal în jurul nucleului. Atunci când o sursă externă de expunere sunt aranjate într-o secvență și devin purtători de curent. Gradul de capacitatea de metal pentru a trece prin ea ultima numit conductivitate. Unitatea de măsură în SI sale Siemens International este definit ca 1 CM = 1 ohm ^-1.

Conductivitatea cuprului este foarte mare. Conform acestui indicator, depășindu-l toate metalele cunoscute astăzi de bază. Mai bine decât actualul ei trece doar argintul. Indicator conductivitate cupru este 57h104 cm - ¹ la o temperatură de 20 ° C Datorită acestei proprietăți de acest metal este în prezent cea mai comuna a tuturor conductorului utilizat în scopuri industriale și casnice.

Fină de cupru rezista la sarcină electrică constantă și, de asemenea, este fiabil și durabil. In plus, acest metal se caracterizează printr-un punct de topire ridicat și (1083,4 ° C). Aceasta, la rândul său, permite de cupru pentru o lungă perioadă de timp pentru a lucra într-o stare încălzită. Deoarece conductorul de curent prevalenta ca aluminiul poate concura doar cu metalul.

Efectul impurităților asupra conductivității cuprului

Desigur, în timpul nostru pentru topirea metalului roșu sunt folosite tehnici mult mai sofisticate decât în cele mai vechi timpuri. Cu toate acestea, chiar și astăzi obține foarte pură Cu este aproape imposibil. Cuprul este întotdeauna prezent tot felul de impurități. Acesta poate fi, de exemplu, siliciu, fier sau beriliu. Între timp, mai multe impurități din cupru, cu atât mai puțin componenta sa electrica. Pentru fabricarea de fire, de exemplu, este potrivit doar suficient metal pur. Conform specificațiilor, în acest scop, poate fi utilizat cu cantitatea de impurități din cupru care nu depășește 0,1%.

Foarte des în acest metal conține un anumit procent de sulf, arsen și antimoniu. Prima substanță reduce semnificativ ductilitatea materialului. Conductibilitatea cupru și sulf variază foarte mult. acest amestec nu a efectuat curent. Acesta este un bun izolator. Cu toate acestea, conductivitatea electrică a sulfului de cupru nu afectează aproape nici un fel. Același lucru este valabil și pentru conductivitatea termică. Cu antimoniu și arsen opusul este adevărat. Aceste elemente sunt capabile de a reduce conductivitatea electrică a cuprului foarte mult.

aliaje

Tot felul de aditivi pot fi utilizate în special pentru îmbunătățirea rezistenței unui astfel de material plastic, cum ar fi cuprul. conductivitate electrică, ele reduc de asemenea. Dar utilizarea lor se poate extinde în mod semnificativ durata de viață a tot felul de produse.

In majoritatea cazurilor, ca aditiv utilizat cuprul sporesc rezistența Cd (0,9%). Rezultatul este un bronz de cadmiu. conductivitatea este de 90% din conductivitatea cuprului. Uneori, în loc de cadmiu ca aditivi sunt utilizați ca aluminiu. Conductivitatea acestui metal este de 65% din aceeași cifră de cupru. Pentru a mări rezistența firelor sub formă de aditivi pot fi utilizați, precum și alte materiale și substanțe - staniu, fosfor, crom, beriliu. Rezultatul este un bronz de un anumit brand. Un compus de cupru cu zinc numit alama.

Caracteristici aliaje

Depind de metal conductivitate electrică nu se poate numai pe numărul de impurități în ele, ci și pe alți indicatori. De exemplu, odată cu creșterea temperaturii de încălzire capacitatea de cupru curent care curge prin ea scade. Aceasta influențează conductivitatea unui fir chiar metoda de fabricare. În casă și în industrie pot fi folosite ca fire de cupru moale recoapte și tare trase. În prima variantă a capacității de a trece prin ea însăși deasupra curentului.

Cu toate acestea, cel mai important efect, desigur, folosit aditivi și cantitatea lor de conductivitatea electrică a cuprului. Tabelul de mai jos prezintă cititorului informații detaliate cu privire la capacitatea actuală de a trece aliaje cele mai frecvente ale metalului.

Conductivitatea electrică a alamă și cupru comparabile. Cu toate acestea, prima cifră de metal, desigur, un pic mai mic. Dar el și mai mare decât cea a bronzului. Ca un fir de alamă este utilizat destul de larg. Curent trece mai puțin de cupru, dar în același timp și costă mai puțin. Cel mai adesea realizat din alamă face contacte, cleme și diverse piese pentru aparate radio.

Aliaje de cupru cu rezistență ridicată

Aceste materiale conductoare sunt utilizate în principal în fabricarea de rezistențe, reostate, instrumente și aparate electrice. Cel mai des utilizate în acest scop, aliaje de cupru constantan și manganin. Rezistivitatea primei (86% Cu, 12% Mn, 2% Ni) este 0.42-0.48 micromhos / m, iar cea de a doua (60% Cu, 40% Ni) - 0.48-0.52 micromhos / m.

Comunicarea cu coeficientul de conductivitate termică

Conductivitatea cuprului - 59500000 / m. Această cifră, așa cum sa menționat deja, este corect, dar numai la o temperatură cuprinsă între + 20 ^° C o conductivitate termică din orice metal, și există o legătură de conductivitate. Stabilește legea lui Wiedemann - Franz. Se realizează la metale la temperaturi ridicate și se exprimă în următoarea formulă: K / γ = π ^2/3 (k / e) ² T, unde y - conductivitatea, k -, e constanta Boltzmann - taxa elementară.

Desigur, există o astfel de conexiune și un metal cum ar fi cuprul. conductivitate termică și electrică are o foarte mare. În locul al doilea, după ce este de argint pe ambele acestor indicatori.

Compusul din fire de cupru și aluminiu

În ultimii ani, în gospodărie și industrie a început să fie folosit de energie electrică în ce mai mare. În perioada sovietică, circuitul a fost realizat cea mai mare parte din aluminiu ieftin. Noile cerințe ale performanței sale, din păcate, nu se mai întâlni. Astăzi, prin urmare, în casa și în industrie sunt de multe ori a fost schimbat la cupru sârmă de aluminiu. Principalul avantaj al acesteia din urmă, în plus față de refractaritate, este faptul că în procesul de oxidare a proprietăților lor conductive nu sunt reduse.

De multe ori modernizarea energiei electrice, aluminiu și cupru cabluri trebuie să fie conectate. Făcând acest lucru nu va fi în mod direct. De fapt, conductivitatea de aluminiu și cupru nu diferă prea mult. Dar numai în cadrul acestor metale. Oxidând filmul de aluminiu și cupru au proprietăți diferite. Din acest motiv, conductivitatea este redusă în mod semnificativ la conexiunea. peliculă oxidative din aluminiu diferă rezistență mult mai mare decât cuprul. Prin urmare, combinarea acestor două tipuri de conductoare trebuie să fie efectuate exclusiv prin intermediul unui adaptor special. Acesta poate fi, de exemplu, clip, pastă conținând protejarea metalelor din oxid care apar. Acest exemplu de realizare este utilizat în mod normal cu adaptoare de conectare fire pe străzi. În încăperile utilizate în mod frecvent de joncțiune stoarcere. Design-ul lor include o placă specială care elimină contactul direct între aluminiu și cupru. În absența unor astfel de conductori în mediul casnic, în loc de fire răsucite recomandat să folosească direct șaiba și piulița la un „pod“ intermediar.

proprietățile fizice

Astfel, am aflat ce conductivitatea electrică a cuprului. Această cifră poate varia în funcție de alcătuirea impurităților metalice. Cu toate acestea, cererea de cupru din industrie este determinat și alte proprietăți fizice avantajoase, pentru a primi informații cu privire la care este posibil din tabelul de mai jos.

chimice

Conform acestor caracteristici ale cuprului, conductivitatea electrică și o conductivitate termică care este foarte ridicată și este intermediară între elementele primului grup triada VIII, iar primul grup alcalin din tabelul periodic. Prin proprietățile sale chimice de bază includ:

• tendința de a forma complexe;

• capacitatea de a produce compuși colorați și sulfuri insolubile.

Cel mai caracteristic pentru cupru este starea bivalent. Asemănările cu metale alcaline nu are, practic, nu. reactivitatea sa este de asemenea scăzută. În prezența CO ₂ sau pelicula de apă format carbonat verde pe suprafața de cupru. Toate sărurile de cupru sunt substanțe otrăvitoare. Mono și divalenți afirmă metalul formează un foarte stabil compuși complecși. Cea mai mare valoare pentru industria sunt amoniac.

Domeniul de utilizare

Conductivitatea termică ridicată și electrice de cupru determină aplicarea sa largă în diferite industrii. Desigur, cele mai multe dintre metalul este utilizat în inginerie electrică. Cu toate acestea, acest lucru nu este singura zona de aplicare a acesteia. În plus, cuprul poate fi utilizat:

• în bijuterii;

• în arhitectură;

• atunci când construirea sistemelor de apă și de încălzire;

• în conductele de gaz.

Pentru a produce diferite tipuri de bijuterii, utilizate în principal din aliaj de cupru cu aur. Aceasta mărește rezistența la deformare a ornamente și abraziune. Arhitectura poate fi utilizată pentru placarea de cupru a acoperișurilor și fațadelor. Principalul avantaj al unei astfel de finisaj este durabil. De exemplu, foi de acest metal special acoperiș placată este un bine-cunoscut repere arhitecturale - Catedrala catolică din orașul german Hildesheim. acoperișul de cupru al clădirii protejează spațiul intern de aproape 700 de ani.

servicii de inginerie

Principalele avantaje ale conductelor de apă de cupru sunt, de asemenea, durabilitate și fiabilitate. In plus, metalul este capabil să atașeze proprietăți speciale unice de apă, ceea ce face util pentru organism. Pentru asamblarea conductelor și încălzirea tubului de cupru, de asemenea, în mod ideal potrivit - în principal datorită rezistenței sale la coroziune și ductilitate. Atunci când creșterea presiunii de urgență astfel de linii în stare să reziste la sarcină mult mai mare decât oțelul. Singurul dezavantaj al conductelor de cupru este costul lor ridicat.