Fiecare substanță este capabilă să conducă curentul electric în diferite grade. Conductivitatea cuprului este o proprietate a metalului, care este utilizată în mod activ în ingineria electrică. Conducătorii buni sunt utilizați pentru fabricarea cablurilor de diferite secțiuni transversale. Primul loc este ocupat de argint, dar acest metal este prea scump pentru a fi utilizat la scară industrială. Al doilea este cuprul, care este extras în cantități suficiente. Al treilea și al patrulea sunt aurul și, respectiv, aluminiul.
Cuprins
Care este conductivitatea cuprului
Firele de cupru sunt fabricate din mai multe tipuri de minereuri care sunt prezente sub formă de pepite naturale. Metalul are o culoare roșu-roz și este cunoscut din cele mai vechi timpuri. În ingineria electrică, se disting două concepte:
- Rezistența electrică specifică a cuprului, notată cu litera greacă ρ. O mărime fizică responsabilă de capacitatea materialului de a împiedica trecerea curentului. Cu cât parametrul este mai mare, cu atât metalul se comportă mai rău la trecerea descărcării. Pentru cupru, acest parametru este egal cu 0,017, unitatea de măsură fiind ohm*m. Pentru comparație: aluminiul are ρ = 0,026 Ohm*m. Aceste două conductoare sunt utilizate pentru fabricarea produselor de cablu;
- Conductivitatea specifică a cuprului este inversul rezistenței. Ea caracterizează proprietatea mediului de a conduce electricitatea de la un punct la altul. Se măsoară în siemens cm/m. Cu cât acest indice este mai mare, cu atât curentul va trece mai bine prin substanță. În tabelul de valori fizice, parametrii sunt prezentați la o temperatură de +20°C. Pentru argint — 62,5 milioane cm/m, cupru — 59,5 milioane cm/m, apoi vine aurul — 45,5 milioane cm/m, aluminiu — 38 milioane cm/m, etc.
Metalele prețioase sunt scumpe pentru a fabrica cabluri-conductoare și alte produse electrice, dar minereul de cupru, aluminiul sunt materii prime ieftine și, cel mai important, disponibile.
Conductoarele de cupru sunt utilizate în industria electrică, instrumentație, în fabricarea echipamentelor informatice, pentru bobinarea transformatoarelor, motoarelor electrice, în industria auto și alte industrii. În plus față de buna conductivitate a cuprului, materialul are următoarele proprietăți
- elasticitate excelentă, supusă curbării, îndoirii, răsucirii (nu afectează caracteristicile operaționale);
- este disponibil pentru lipire, staniu, tragere;
- conductivitatea practic nu depinde de temperatură;
- aliajul are o bună ductilitate;
- rezistență la coroziune;
- aspect plăcut;
- proprietăți magnetice unice;
- sensibilitate scăzută la factorii externi nefavorabili (ultraviolete, impact chimic);
- rezistență mecanică;
- rezistență la deformare;
- grad ridicat de prelucrabilitate, datorită căruia poate fi laminat în foi, transformat în sârmă subțire etc.
Cuprul este un conductor, dar pentru a fi utilizat în ingineria electrică este curățat în prealabil de impuritățile inutile. În primul rând există procese de topire, prăjire și suflare, iar apoi purificare electrolitică. După un astfel de tratament, se obține un metal de înaltă calitate cu puțini aditivi.
Ce factori afectează conductivitatea electrică
Conductivitatea electrică specifică a cuprului este practic independentă de temperatură, datorită căreia este utilizată în mod activ în fabricarea produselor de cablu. Pierderile pe parcurs sunt inevitabile, dar sunt neglijabile. Cu o creștere a gradelor, există modificări ale frecvenței și amplitudinii oscilațiilor atomilor, ceea ce înseamnă că rezistența crește și conductivitatea electrică specifică a cuprului scade. Când temperatura scade, are loc procesul opus, indicele crește. Cu un sistem proiectat și instalat corespunzător, regimul de temperatură se încadrează în + 20 ° C, astfel încât valoarea principală nu se modifică.
Cel mai important parametru este conținutul de impurități. Cuprul este extrem de sensibil la acest factor. De exemplu, adaosurile de carbon, fosfor, fier, zinc pot afecta semnificativ performanța materialului. O nuanță importantă este prezența oxigenului în metal, chiar și în cantități neglijabile. Aceasta afectează negativ proprietățile mecanice ale substanței. Prin urmare, producătorii se străduiesc să proceseze calitativ aliajul înainte de a face produsele corespunzătoare din acesta. Conform standardelor, ponderea aditivilor nu trebuie să depășească 0,05%.
Metalul are o natură unică a structurii, compoziției chimice (o mulțime de electroni liberi mobili), datorită cărora particulele încărcate sunt ușor de deplasat și, prin urmare, pot transporta descărcarea rezultată. Conductivitatea electrică a cuprului depinde de natura prelucrării. Laminarea, tragerea, tragerea pot reduce parametrul principal. Acest lucru se datorează denaturării rețelei cristaline, formării de defecte care afectează mișcarea particulelor libere în mediu.
Conductivitatea cuprului: domenii de aplicare
Aliajul de cupru ocupă al doilea loc în popularitate printre metalele neferoase. Indicatorii ridicați ai conductivității electrice și ai conductivității termice a cuprului permit ca materialul să fie utilizat într-o mare varietate de sfere. Sunt utilizate substanțe pure și impurități.
În ce domenii sunt implicate:
- cerere mare — fabricarea de cabluri și articole din sârmă;
- aparate electrice;
- conducte de căldură, radiatoare (cel mai adesea miezul și restul sunt din aluminiu);
- fabricarea de piste de folie în circuitele imprimate ale oricărui dispozitiv electronic;
- răcitoare pentru răcirea componentelor interne ale PC-urilor;
- construcții navale;
- alimentare cu apă și căldură;
- industria chimică;
- construcții arhitecturale — acoperișuri, fațade, detalii decorative;
- medicină.
Conductivitatea cuprului și alte proprietăți importante fac ca materialul să fie solicitat în multe domenii ale activității umane. Fără descoperirea calităților acestui metal unic, nu am fi atins progresul tehnologic actual. Studii recente arată că pe suprafața cuprului se omoară aproximativ 99% din agenții patogeni în decurs de 2 ore. Caracteristicile bactericide și-au găsit aplicații în medicină (dezinfecția apei, prevenirea unor boli).
