ערכם של מתכות נקבע ישירות על פי התכונות הכימיות והפיזיקליות שלהן. במקרה של אינדיקטור כמו מוליכות חשמלית, הקשר הזה לא כל כך פשוט. המתכת המוליכה ביותר חשמלית, כאשר נמדדת בטמפרטורת החדר (+20 מעלות צלזיוס), היא כסף.
אבל העלות הגבוהה מגבילה את השימוש בחלקי כסף בהנדסת חשמל ומיקרו-אלקטרוניקה. רכיבי כסף במכשירים כאלה משמשים רק במקרה של היתכנות כלכלית.
משמעות פיזית של מוליכות
לשימוש במוליכים מתכתיים יש היסטוריה ארוכה. מדענים ומהנדסים העוסקים בתחומי המדע והטכנולוגיה העושים שימוש בחשמל החליטו זה מכבר על חומרים לחוטים, מסופים, מגעים, מעגלים מודפסים וכו'. כמות פיזיקלית הנקראת מוליכות חשמלית עוזרת לקבוע את המתכת המוליכה ביותר חשמלית בעולם.
מושג המוליכות הפוך להתנגדות חשמלית. ביטוי כמותימוליכות קשורה ליחידת ההתנגדות, שבמערכת היחידות הבינלאומית (SI) נמדדת באוהם. יחידת המוליכות החשמלית במערכת SI היא סימנס. הייעוד הרוסי ליחידה זו הוא Sm, והבינלאומי הוא S. למוליכות חשמלית של 1 Sm יש קטע של רשת חשמלית עם התנגדות של 1 אוהם.
מוליכות
המדד ליכולת של חומר להוליך חשמל נקרא מוליכות חשמלית. למתכת המוליכה ביותר חשמלית יש את האינדיקטור הדומה הגבוה ביותר. מאפיין זה יכול להיקבע עבור כל חומר או מדיום באופן אינסטרומנטלי ויש לו ביטוי מספרי. המוליכות החשמלית של מוליך גלילי בעל אורך יחידה ושטח חתך יחידה קשורה להתנגדות הספציפית של מוליך זה.
יחידת המוליכות של המערכת היא סימנס למטר - Sm/m. כדי לגלות איזו מהמתכות היא המתכת המוליכה החשמלית ביותר בעולם, מספיק להשוות את המוליכות הספציפית שלהן, שנקבעה בניסוי. אתה יכול לקבוע את ההתנגדות באמצעות מכשיר מיוחד - מיקרואוהםמטר. מאפיינים אלה תלויים הפוך.
מוליכות של מתכות
עצם הרעיון של זרם חשמלי כזרימה מכוונת של חלקיקים טעונים נראה הרמוני יותר עבור חומרים המבוססים על סריג קריסטל האופייניים למתכות. נושאי מטען במקרה של זרם חשמלי במתכות הם אלקטרונים חופשיים, ולא יונים, כפי שקורה במדיה נוזלית. הוכח בניסוי שכאשר מתרחש זרם במתכות, איןיש העברה של חלקיקי חומר בין מוליכים.
חומרים מתכתיים נבדלים מאחרים בקשרים רופפים יותר ברמה האטומית. המבנה הפנימי של מתכות מאופיין בנוכחות של מספר רב של אלקטרונים "בודדים". אשר, בהשפעה הקלה ביותר של כוחות אלקטרומגנטיים, יוצרים זרימה מכוונת. לכן, לא בכדי מתכות הן המוליכות הטובות ביותר של זרם חשמלי, ודווקא אינטראקציות מולקולריות כאלה מייחדות את המתכת המוליכה ביותר חשמלית. תכונה ספציפית נוספת של מתכות מבוססת על התכונות המבניות של סריג הקריסטל של מתכות - מוליכות תרמית גבוהה.
המנצחים הטובים ביותר - מתכות
4 מתכות בעלות חשיבות מעשית לשימוש בהן כמוליכים חשמליים מופצות בסדר הבא ביחס לערך המוליכות, הנמדד ב-S/m:
- Silver - 62 500 000.
- Copper - 59,500,000.
- Gold - 45,500,000.
- אלומיניום - 38,000,000.
ניתן לראות שהמתכת המוליכה ביותר חשמלית היא כסף. אבל כמו זהב, הוא משמש לארגון רשת החשמל רק במקרים ספציפיים מיוחדים. הסיבה היא העלות הגבוהה.
אבל נחושת ואלומיניום הם הבחירה הנפוצה ביותר עבור מכשירי חשמל ומוצרי כבלים בשל ההתנגדות החשמלית הנמוכה שלהם ובמחיר סביר. מתכות אחרות משמשות לעתים רחוקות כמוליכים.
גורמים המשפיעים על המוליכות של מתכות
אפילו המוליך ביותר מבחינה חשמליתהמתכת מפחיתה את המוליכות שלה אם היא מכילה תוספים וזיהומים אחרים. לסגסוגות מבנה סריג קריסטל שונה ממתכות "טהורות". זה נבדל על ידי הפרה של סימטריה, סדקים ופגמים אחרים. גם המוליכות יורדת עם עלייה בטמפרטורת הסביבה.
ההתנגדות המוגברת הטבועה בסגסוגות מוצאת שימוש בגופי חימום. לא במקרה נעשה שימוש בסגסוגות ניכרום, פכרל וסגסוגות אחרות לייצור אלמנטים עובדים של תנורים חשמליים ותנורים חשמליים.
המתכת המוליכה ביותר חשמלית היא כסף יקר, המשמשת יותר תכשיטנים להטבעת מטבעות וכו'. אבל בטכנולוגיה ובמכשור, נעשה שימוש נרחב בתכונות הכימיות והפיזיקליות המיוחדות שלה. לדוגמה, בנוסף לשימוש ביחידות ומכלולים עם התנגדות מופחתת, ציפוי כסף מגן על קבוצות מגע מפני חמצון. התכונות הייחודיות של כסף וסגסוגותיו הופכות לעתים קרובות את השימוש בו למוצדק למרות העלות הגבוהה.
