1. Зонная теория твёрдого тела — квантовомеханическая теория движения электронов в твёрдом теле. В соответствии с квантовой механикой свободные электроны могут иметь любую энергию — их энергетический спектр непрерывен. Электроны, принадлежащие изолированным атомам, имеют определённые дискретные значения энергии. В твёрдом теле энергетический спектр электронов существенно иной, он состоит из отдельных разрешённых энергетических зон, разделённых зонами запрещённых энергий.

В основе зонной теории лежат следующие главные приближения^[1]:

1. Твёрдое тело представляет собой идеально периодический кристалл.

2. Равновесные положения узлов кристаллической решётки фиксированы, то есть ядра атомов считаются неподвижными (адиабатическое приближение). Малые колебания атомов вокруг равновесных положений, которые могут быть описаны как фононы, вводятся впоследствии как возмущение электронного энергетического спектра.

3. Многоэлектронная задача сводится к одноэлектронной: воздействие на данный электрон всех остальных описывается некоторым усредненным периодическим полем.

3. Свойство металлов хорошо проводить через себя электричество объясняется большой плотностью свободных электронов. Малым удельным сопротивлением располагают химически чистые металлы. Как правило, сплавы по сравнению с чистыми металлами имеют большое удельное сопротивление. Различают проводниковые материалы по механическим свойствам: прочность при растяжении, изгибании, твердость, и т.п. При конструировании и проектировании электроустановок учитывают эти свойства. Химические свойства учитывают при выборе и применении проводниковых материалов. Например, если проводники требуется использовать в условиях повышенной влажности, то их помещают в герметические оболочки или даже в некоторых случаях защищают антикоррозионными покрытиями. Также выбирая проводники важно учитывать свойство соединения путем сварки и пайки.

4. Сверхпроводи́мость — свойство некоторых материалов обладать строго нулевым электрическим сопротивлением при достижении ими температуры ниже определённого значения (критическая температура). Известны несколько сотен соединений, чистых элементов, сплавов и керамик, переходящих в сверхпроводящее состояние. Сверхпроводимость — квантовое явление. Оно характеризуется также эффектом Мейснера, заключающемся в полном вытеснении магнитного поля из объема сверхпроводника. Существование этого эффекта показывает, что сверхпроводимость не может быть описана просто как идеальная проводимость в классическом понимании.

5. ЭЛЕКТРОЛИТЫ

вещества, обладающие ионной проводимостью; их называют проводниками второго рода - прохождение тока через них сопровождается переносом вещества. К электролитам относятся расплавы солей, оксидов или гидроксидов, а также (что встречается значительно чаще) растворы солей, кислот или оснований в полярных растворителях, например в воде. Известны и твердые электролиты. Чтобы пропустить электрический ток через раствор электролита, в него опускают две металлические или угольные пластины - электроды - и соединяют их с полюсами источника постоянного тока. Положительный электрод называют анодом, отрицательный - катодом. Прохождение тока через электролит сопровождается химическими реакциями на электродах. Так, на катоде, погруженном в расплав соли или оксида либо в раствор соли, обычно осаждается металл, входящий в состав электролита. На катоде, погруженном в водный раствор кислоты, основания либо соли щелочного или щелочноземельного металла, выделяется газообразный водород. На аноде, изготовленном из инертного материала, например платины или угля, в водном растворе выделяется газообразный кислород, а в концентрированных водных растворах хлоридов или в расплавленных хлоридах - хлор. Цинковые, медные или кадмиевые аноды под действием электрического тока сами постепенно растворяются; газ в этом случае не образуется.

6. Материалы высокой проводимости применяются в качестве монтажных иобмоточных проводов, соединительных, силовых и специальных высокочастотныхкабелей, проводящих элементов радиодеталей и узлов электронной аппаратуры. Кматериалам высокой проводимости относятся медь и ее сплавы (бронза, латунь), алюминий и его сплавы (дюралюминий, альдрей), железо и стали, титан, никель, кобальт,серебро, золото, платина, цинк, кадмий.

Медь

Широкое применениемеди обусловлено ее высокой электропроводностью, хорошей теплопроводностью,химостойкостью, ковкостью, вязкостью, высокими механическими свойствами. Медьчасто встречается в самородном состоянии. Легко подвергается механическойобработке, т.к. обладает высокой пластичностью. Добывают медь из оксидных исульфидных руд. Их обжигают, плавят и получают черновую медь, которуюподвергают рафинированию электролитическим методом. Для этого из черновой медиизготовляют аноды и проводят электролиз CuSO₄.

Чистая медь, котораяприменяется в электро- и радиотехнике, по содержанию примесей разделяется намарки МО и М1. МО содержит 99,95% меди,М1 – 99,90%. Эти марки обладают свойствами:

· плотность – 8,9^.10³ кг/м³;

· температура плавления – 1083 °С;

· удельное сопротивление r - 1,7241^.10^-8 Ом×м;

· механическая прочность – высокая;

· обрабатываемость – хорошая.

Из меди изготовляюттокопроводящие жилы проводов и кабелей, токопроводящие детали радиоаппаратуры,фольгированный гетинакс для печатных схем, проволоку, листы, ленты, полосы,тонкую фольгу.

7.

Медные сплавы

Бронзы – сплавы медис некоторыми металлами. Различают следующие бронзы: оловянные,алюминиевые, свинцовые, кремниевые, марганцевые, бериллиевые, кадмиевые и др.

Применение бронз:

· кадмиевые –для контактов и коллекторных пластин;

· фосфористая –для пружин в приборах и аппаратах;

· бериллиевая –для токоведущих пружин, щеткодержателей, скользящих контактов, электродов,зажимов;

· оловянистая – ееназывают телефонной т.к. из нее изготовляют проволоку для телефонных кабелей.

Латуни –медно–цинковые сплавы. Из них изготовляют листы и полосы. Свойства латуни.Удельное сопротивление латуни больше удельного сопротивления меди r_лат > r_меди. Она способна удлиняться, сохраняя более высокую прочность,чем медь. Поэтому она находит широкое применение в качестве конструкционного ипроводникового материала. Из нее изготовляют проводниковые детали резисторов,конденсаторов, катушек, монтажные элементы схем.

8. Алюминий

Стоит на II месте после Cuпо применению в электро- и радиотехнике.

ПлотностьAl в 3,5 меньшеплотности Cuи равна примерно (2,6 ¸ 2,7) 10³кг/м³,удельное сопротивление r в 1,68 раза больше, чем у Cu, r = 2,85 10^-8 Ом×м. Примеси (Ti, Mn,Cu,Ag,Mg) в алюминии снижают электропроводность (примернона 10%).

Для электротехники ирадиотехники применяют алюминий с содержанием примесей не более 0,5%;для изготовления алюминиевой фольги для электролитических конденсаторов неболее 0,05%.

Тепловые свойства алюминия

Температура, °С:
плавления–	660 - 657;
кипения -	2300 - 2500;
отжига -	350 - 400;
литья -	700 - 750.

Алюминий легкоокисляется на воздухе:

Оксидная пленка наповерхности алюминия защищает его от дальнейшего окисления (пассивация).Промышленное оксидирование алюминия создает антикоррозийное иэлектроизоляционное покрытие, которое часто сочетают с окраской и полировкойдля улучшения внешнего вида. Пробивное напряжение таких покрытий доходит до 400В, (U_пр= 400 В).

Но пленка Al₂O₃ затрудняет пайку и создает большое сопротивление вконтактах. При действии влаги в местах контакта Al-Cuобразуется гальванопара с высокимзначением э.д.с.

9. Железо и стали

Стали, используемые восновном в качестве конструкционного материала и магнитного материала всердечниках трансформаторов, обладают более высоким удельным сопротивлением r по сравнению смедью, около 10^.10‾⁸ Ом×м. В качестве проводникового материала применяют сталь, ссодержанием углерода 0,1 ¸ 0,15 % с r в 6–7 разбольше, чем у меди. Ее используют для проводов воздушных линий передачнебольших мощностей на короткие расстояния. Для предохранения от коррозиипровода и изделия из стали покрывают цинком.

10. Манганин — термостабильный сплав на основе меди (около 85 %) с добавкой марганца (Mn) (11,5—13,5 %) и никеля (Ni) (2,5—3,5 %). Характеризуется чрезвычайно малым изменением электрического сопротивления в области комнатных температур.

Манганин — основной материал для электроизмерительных приборов и образцовых сопротивлений — эталонов магазинов, мостовых схем, шунтов, дополнительных сопротивлений приборов высокого класса точности. Максимальная рабочая температура — 300 °C.

Существенное преимущество манганина перед константаном заключается в том, что манганин обладает очень малой термоЭДС в паре с медью (не более 1 мкв/1 °C), поэтому в приборах высокого класса точности применяют только манганин. В то же время манганин, в отличие от константана, неустойчив против коррозии в атмосфере, содержащей пары кислот, аммиака, а также чувствителен к значительному изменению влажности воздуха.

Константан (от лат. constans, родительный падеж лат. constantis — постоянный, неизменный) — термостабильный сплав на основе меди (Cu) (около 59%) с добавкой никеля (Ni) (39—41%) и марганца (Mn) (1—2%).

Сплав имеет высокое удельное электрическое сопротивление (около 0,5 мкОм·м), минимальное значение термического коэффициента электрического сопротивления, высокую термоэлектродвижущую силу в паре с медью, железом, хромелем. Температурный коэффициент линейного расширения 14,4·10⁻⁶ °C⁻¹. Плотность 8800—8900 кг/м³, температура плавления около 1260 °C. Хорошо поддаётся обработке. Идёт на изготовление термопар, активного элемента тензодатчика, реостатов и электронагревательных элементов с рабочей температурой до 400—500 °C, измерительных приборов высокого класса точности.