Электропроводимость металлов подгруппы меди

Если к проводнику приложено внешнее электрическое поле, то на беспорядочное тепловое движение свободных элек­

тронов накладывается направленное движение под действием сил электрического поля - так называемый дрейф электронов, что и обуславливает электрический ток. Так как носителями электрического тока являются электроны, то проводимость ме­таллических проводников носит название электронной прово­димости.

В соответствии с законом Ома сила тока I в цепи прямо пропорциональна напряжению U и обратно пропорциональна сопротивлению проводника R:

I = .

Многочисленными опытами установлено, что сопротив­ление проводника прямо пропорционально длине проводника l, и обратно пропорционально площади его поперечного сече­ния S:

R = ; = .

Коэффициент пропорциональности в этой формуле называ­ется удельным сопротивлением. Удельное сопротивление ма­териала проводника численно равно сопротивлению проводни­ка из этого материала, имеющего длину в 1 единицу и площадь поперечного сечения в 1 квадр. единицу.

Наличие примесей в металлическом проводнике увеличи­вает его удельное сопротивление. Например, примеси в меди могут увеличить удельное сопротивление медного провода в несколько раз. Металлические сплавы имеют значительно большее сопротивление, чем чистые металлы, из которых со­стоят сплавы. Сплавы применяются в тех случаях, где требуется большее сопротивление проводника (табл.5). В системе СИ единица = Ом ∙ м. Удельной проводимостью называется величина обратная удельному сопротивлению:

Наибольшей электропроводностью обладают однова­лентные металлы, то есть металлы подгруппы меди и щелоч­ные металлы. С увеличением валентности наблюдается значи­тельное снижение электропроводности металлов, что видно из сравнения данных удельного сопротивления щелочных, щелочно - земельных металлов и подгруппы меди и цинка.

С повышением температуры сопротивление металличе­ских проводников увеличивается. Обозначая R₀ сопротивле­ние проводника при температуре 0 °С, получим для сопро­тивления при любой температуре формулу:

R = R₀ (1 + t) или R = ∙ (1 + t),

Таблица 12

Удельное сопротивление ∙ 10^-6 Ом ∙ см некоторых металлов главных и побочных подгрупп

где - удельное сопротивление при температуре 0° С, - термический коэффициент сопротивления, показывающий от­носительное приращение удельного сопротивления при нагре­вании проводника на 1 ⁰С, положительный для металлов и от­рицательный для угля, растворов и расплавов солей и кислот.

Очевидно, что если = (1 + t), то =

Многие металлы и сплавы при глубоком охлаждении (до температуры 1 - 10 К) перестают подчиняться этому закону и скачком полностью утрачивают сопротивление. Это явление называется сверхпроводимостью.

Перечисленные выше материалы используют в электри­ческой промышленности для изготовления основных конст­руктивных и токоведущих элементов аппаратуры и поэтому от химической устойчивости зависит в целом надежность всего комплекса энергетического оборудования.