Р ис. 4.1. Зависимость удельного сопротивления меди от температуры.
Пластическая деформация металлического образца также изменяет его удельное сопротивление:
1 = (1 ),
где - механическое напряжение в сечении образца;
- коэффициент механического напряжения.
Р
ис.
4.2. Изменение
удельного сопротивления металлических
проводников в области низких
температур:
1 - обычный металл;
2 - сверхпроводники.
Знак плюс в выражении соответствует деформации растяжения, а знак минус - сжатия.
Примеси повышают электрическое сопротивление металлов. Чтобы получить проводники с малым , металл тщательно очищают от примесей: серы, фосфора, азота, кислорода и др. Наоборот, для получения проводников с высоким применяют сплавы нескольких металлов.
4.1. Материалы высокой проводимости
Медь - главный проводниковый материал, имеющий очень широкое применение в электротехнике благодаря сочетанию высокой электропроводности, механической прочности, пластичности, стойкости к коррозии и относительной дешевизны (по сравнению с серебром, обладающим самой высокой электропроводностью). По электропроводности медь стоит на втором месте после серебра. Получают из медных руд рядом плавок и электролитической очистки. После этого слитки прокатывают или протягивают в листы, шины, проволоку. При холодной протяжке получают твердую медь (МТ), которая благодаря влиянию наклепа тверда и упруга. Если твердую медь подвергнуть отжигу, то получится мягкая (отожженная) медь (ММ), обладающая малой твердостью, но пластичная и более электропроводная. Температура плавления меди 1083 °С.
Параметры мягкой меди при 20°С: плотность 8900 кг/м3, р =(200-250) МПа, lр=(15-40)%, =(0.0172-0.0174) Ом мм2/м.
Параметры твердой меди: плотность 8960 кг/мз, р =(3б0-420) МПа, lр=(0,5-30)%, =(0,0178-0,0182) Ом мм2/м.
Температурный коэффициент удельного сопротивления для всех марок меди равен 0,004 1/°С.
Из мягкой меди изготавливают обмоточные и монтажные провода, силовые и контрольные кабели - там, где важны гибкость и электропроводность, а прочность не имеет существенного значения. Из твердой меди изготавливают проводниковые изделия , для которых надо обеспечить механическую прочность и устойчивость к истиранию: контактные провода электротранспорта, шины распредустройств, коллекторные пластины электрических машин и пр.
Медь хорошо сваривается и паяется.
Бронзы представляют собой сплавы меди с оловом (оловянные бронзы), алюминием (алюминиевые бронзы), бериллием, кадмием и другими легирующими элементами, В отношении электропроводности бронзы уступают меди, но превосходят ее по механической прочности, упругости, сопротивлению истиранию и коррозионной стойкости. Из бронзы изготавливают контактные провода, пружинные контакты, токопроводящие пружины и др. Электропроводность бронз составляет (85-95)% от электропроводности меди, причем отожженная бронза обладает меньшим удельным сопротивлением. Содержание легирующих примесей в бронзах находится в пределах (1-8)% по массе.
Марки бронз обозначаются буквами Бр, за которыми следуют буквы и цифры, показывающие какие легирующие элементы и в каком количестве содержатся в данной бронзе. Например, бронза марки Бр ОФ 6,0-0,15 содержит 6% олова и 0,15% фосфора, а бронза марки Бр А7 - 7% алюминия.
Латуни - сплавы меди с цинком, в которых содержание цинка может достигать 45% по массе, но наиболее пластичны латуни с содержанием цинка до 30%. Латунь очень пластична, она может быть подвергнута всем видам механической обработки: прокатке, волочению, штамповке. Латунь дешевле меди, поэтому там, где не нужна высокая проводимость, экономически более целесообразно использовать латунь. Из латуни изготавливают проволоку, прутки, ленты, листы и фасонные изделия.
Марки латуней обозначаются буквой Л, за которой следуют буквы и цифры, указывающие содержание меди и других компонентов. Например, латунь марки Л80 содержит 80% меди, остальное - цинк. В табл. 4.1 приведены основные характеристики бронз и латуни по сравнению с медью.
Таблица 4.1.