ЛРлектропроводность. Лабораторная работа 1. Основные свойства электрорадиоматериалов 1 Краткая теория
 Скачать 0.82 Mb.
|
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ЭЛЕКТРОРАДИОМАТЕРИАЛОВ1.1 Краткая теория1.1.1 Электропроводность электрорадиоматериалов— это физическая величина, которая описывает насколько хорошо определенный материал проводит электричество. Существует три различных формульных обозначения удельной электропроводности σ (греч. сигма), k (каппа) и γ (гамма). Формула электропроводности, также называемой удельной электропроводностью, описывается формулой: σ=1/ρ. Здесь ρ называется удельным сопротивлением. Электрическое сопротивление R проводника с учетом его параметров следующим образом: R=(ρ·l)/S. Таким образом, сопротивление R равно удельному сопротивлению ρ, умноженному на длину проводника l, деленному на площадь поперечного сечения S. Если выразить эту формулу через удельную электропроводность, то σ=1/ρ, полезно знать, что электрическая проводимость G проводника выражается следующим образом: G=1/R . Если в верхнюю формулу подставить удельную электропроводность σ и электрическую проводимость G, то получится следующее: 1/G=(1/σ) (l/S) . Путем дальнейшего преобразования можно получить выражение: G=σ S/l . С помощью электропроводности можно также описать важную зависимость между плотностью электрического тока и напряженностью электрического поля с помощью выражения: J=σ·E . 1.1.2 Единица измерения удельной электропроводностиЕдиницей удельной электропроводности σ в СИ является: [σ]=1 См/м (Сименс на метр ). Эти единицы определяются по формуле G=σ·S/l. Если решить эту формулу в соответствии с σ, то получим σ=G·l/S. Единица измерения электрической проводимости G задается как: [G]=1/σ=1 См (Сименс, международное обозначение: S). Если теперь ввести в формулу все единицы измерения, то получится: [σ]=1 См·1 м / м2 = 1 См / м . В зависимости от количества свободно перемещающихся электронов один материал проводит лучше, чем другой. В принципе, любой материал является проводящим, но в изоляторах, например, протекающий электрический ток ничтожно мал, поэтому здесь мы говорим о непроводниках. 1.1.3 Электропроводность металловВ металлических связях валентные электроны, т.е. крайние электроны в атоме, свободно подвижны. Они расположены в так называемой полосе проводимости. Находящиеся там электроны образуют так называемый электронный газ. Соответственно, металлы являются сравнительно хорошими проводниками. Если теперь подать электрическое напряжение на металл, валентные электроны медленно движутся к положительному полюсу, потому что он их притягивает. Для большинства веществ уже известны значения удельной электропроводности. Некоторые из них вы можете найти в следующей таблице. Все значения в этой таблице действительны для комнатной температуры, т.е. 25°C. Таблица 1.1. Таблица удельной электропроводности некоторых веществ при температуре 25 °C
Удельная электропроводность сильно зависит от температуры, поэтому указанные значения применимы только при 25°C. При повышении температуры вибрация решетки в веществе становится выше. Это нарушает поток электронов, и поэтому электропроводность уменьшается с ростом температуры. Из таблицы видно, что медь имеет вторую по величине электропроводность, поэтому медные кабели очень часто используются в электротехнике. Серебро обладает еще более высокой проводимостью, но стоит намного дороже меди. Интересно также сравнение между морской и дистиллированной водой. Здесь электропроводность возникает благодаря растворенным в воде ионам. Морская вода имеет очень высокую долю соли, которая растворяется в воде. Эти ионы передают электрический ток. В дистиллированной воде нет растворенных ионов, поэтому в ней практически не может протекать электрический ток. Поэтому электропроводность морской воды намного выше, чем дистиллированной. |