Образовака🌡️ Физика8 классЭлектрические явления

Удельное сопротивление меди

4.6

Средняя оценка: 4.6

Всего получено оценок: 175.

Медь — это элемент таблицы Менделеева с атомным номером 29. Наряду с многими полезными свойствами (низкая температура плавления, ковкость, пластичность) медь обладает минимальным удельным электрическим сопротивлением, уступая по этому показателю только серебру. Этим объясняется его повсеместное использование для производства кабельной продукции, проводов различных сечений и контактных устройств. Удельное сопротивление меди зависит от условий эксплуатации и присутствия примесей.

Что такое удельное сопротивление

Понятие удельного электрического сопротивления вещества следует из определения электрического сопротивления проводника R с геометрическими размерами L (длина) и S (поперечное сечение):

$ ρ = R * { S \over L } $ (1).

Удельное электрическое сопротивление меди получают, пользуясь результатами измерений вольт-амперных U(I) характеристик на образцах меди различных размеров. Измерив вольтметром напряжение U, амперметром величину тока I, и применив формулу закона Ома, рассчитывают величину сопротивления образца меди:

$ R = { U \over I } $ (2).

Далее, с помощью формулы (1), вычисляется величина ρ.

Рис. 1. Таблицы удельных сопротивлений различных металлов.

Медь – это один из самых первых металлов, который человек научился добывать и обрабатывать. Период с IV по III тысячелетие до н.э. называют медным веком. Считается, что в это время люди научились делать первые предметы и орудия труда из меди. Применение меди в электротехнике началось только в начале XIX века.

Основные параметры меди

Перечислим основные физические характеристики меди, которую делают ее столь незаменимой для электротехнической продукции:

Главное достоинство меди — низкое удельное сопротивление, равное 0,0175 Ом*мм²\м. У серебра — “рекордсмена” по этому параметру — 0,016 Ом*мм²\м;
Сравнительно небольшой температурный коэффициент α, равный 0,004 ⁰К^-1;
Температура плавления Т_пл = 1085⁰С, что в полтора раза выше аналогичного параметра у алюминия, который тоже широко используется в электропроводке;
Высокие пластичные свойства изделий из меди позволяют подвергать провода многократным изгибам без опасений разрушения целостности изделий;
На поверхности меди быстро образуется пленка из окислов, которая выполняет защитную роль — предотвращает поверхность проводов от коррозии;
Высокая механическая и ударная прочность;
Высокая теплопроводность меди способствует быстрому отводу тепла в различных электротехнических устройствах. Например, на компьютерных платах с электрическими компонентами большой мощности (блоки питания, видеокарты) устанавливают радиаторы (кулеры) из меди для сброса тепла;
Стоимость меди существенно меньше стоимости серебра и других драгметаллов, что определяет экономическую выгоду ее применения;
Медь легко поддается пайке, поэтому она столь популярна среди радиолюбителей.

Примеры электротехнической продукции с применением меди

Приведем примеры использования меди в электротехнических изделиях:

Кабельные изделия различного назначения;
Шины (медные полосы) контактных проводов, телеграфного и телефонного оборудования, электронных плат;
Катушки и обмотки электродвигателей;
Первичные и вторичные обмотки трансформаторов.

Электрические двигатели с обмотками из меди: — Рис. 2. Электрические двигатели с обмотками из меди.

Электрические параметры меди имеют сильную зависимость от количества примесей, которые оказываются центрами дефектов внутри кристаллической решетки и увеличивают удельное сопротивление. Например, присутствие 1% примеси марганца увеличивает удельное сопротивление в 3 раза. Поэтому перед массовым изготовлением продукции контролю чистоты исходной меди придается особое значение.

Кабельная продукция и провода из меди: — Рис. 3. Кабельная продукция и провода из меди.

Что мы узнали?

Итак, мы узнали, что удельное электрическое сопротивление меди одно из самых низких среди металлических проводников. Медь является незаменимым материалом для изготовления электротехнических проводов и кабелей. В большинстве электродвигателей сегодня в качестве обмоток используется медный провод. Кроме низкого удельного сопротивления медь имеет прекрасные пластичные свойства, что позволяет изгибать медные провода при монтаже электропроводки.