Электропроводность проводниковых материалов и её зависимость от различных факторов
2.3.1 Физическая природа электропроводности проводников. Виды электропроводности
Способность любых материалов проводить электрический ток определяется наличием зарядов в нем и возможностью их движения. Можно написать наиболее общую формулу, для плотности тока j верную для любых сред:
j = S ni·qi·vi
где i - тип заряда, (например электроны, ионы различных молекул, молионы, заряженные частицы и т.п.), ni - концентрация зарядов i-типа, qi - значение заряда, vi - скорость носителей заряда.
Для всех сред, за исключением вакуума, скорость носителей пропорциональна напряженности поля
vi =μi · E
где μi - подвижность носителей заряда i-типа.
Подвижностью носителей заряда называется коэффициент пропорциональности между скоростью носителей заряда vi и напряженностью поля E. Она представляет собой среднюю скорость переноса носителей заряда в электрическом поле с единичной напряженностью Е=1 В. Размерность подвижности - м2/(В с).
|
|
J= ni·qi·vi = ni·qi· μi · E = γ · E = E/ρ
где γ – удельная электропроводность (проводимость), См/м;
ρ – удельное сопротивление, Ом·м.
Диапазон значений ρ для проводников (при нормальной температуре) от 0,016 до
10 мкОм ·м.
Например, для: платины – 0,105 мкОм ·м;
меди – 0,0172 мкОм ·м;
свинца - 0,12 мкОм ·м;
серебра - 0,016 мкОм ·м;
золота - 0,024 мкОм ·м;
алюминия – 0,027 мкОм ·м;
олова - 0,12 мкОм ·м;
2.3.2 Зависимость электропроводности проводников от строения и состава (влияние примесей и дефектов)
Примеси и нарушения правильной структуры металлов ведут к увеличению их удельного сопротивления.
Значительное возрастание удельного сопротивления наблюдается при сплавлении двух металлов в том случае, если они образуют твердый раствор, т.е. создают при отвердевании совместную кристаллизацию и атомы одного металла входят в кристаллическую решетку другого. Примером таких сплавов могут служить сплавы системы медь-никель.
Если сплав двух металлов не создает кристаллизацию, то удельное сопротивление приближенно определяется арифметическим правилом смешения.
2.3.3 Зависимость электропроводности проводников от температуры
2.3.4 Зависимость электропроводности проводников от деформаций