Електротехнічні матеріали. Провідникові, магнітні й напівпровідникові матеріали Вступ

Використання будь-якого електротехнічного матеріалу завжди супроводжується його вибором з існуючої номенклатури. З кожним роком номенклатура матеріалів, які застосовуються в електротехнічній промисловості, розширюється, що ускладнює завдання відбору відповідного матеріалу. Вибір слід проводити, виходячи з усього комплексу властивостей, якими він володіє. Для забезпечення надійної роботи проектованого електротехнічного виробу необхідні дані про вплив різних зовнішніх факторів на характеристики використовуваних матеріалів. Таким чином, тільки на підстави комплексного вивчення характеристик електротехнічних матеріалів може бути здійснений раціональний вибір того чи іншого електротехнічного матеріалу.

1.Провідникові матеріали

Провідниковими називаються матеріали, які володіють високою питомою провідністю завдяки наявності в них великої кількості часток з електричними зарядами.

Класифікацію провідникових матеріалів за їхньою питомою провідністю можна представити у наступному вигляді:

1. Надпровідники;

2. Кріопровідники;

3. Метали;

4. Сплави металів;

5. Електроліти;

6. Напівпровідники.

Розходження між окремими матеріалами полягає не тільки в значеннях їхньої питомої провідності, але й у механізмі електропровідності. Для багатьох матеріалів характерна електронна електропровідність. Такі матеріали називаються провідниками першого роду. В електролітах та деяких інших провідниках проявляється іонна електропровідність. Вони називаються провідниками другого роду. Моліонна (електрофоретична) електропровідність також характерна для провідників другого роду.

Як провідників можуть бути використані тверді речовини, рідини й, за певних умов, гази.

Твердими провідниками є метали, сплави металів, а також деякі модифікації вуглецю. З металевих провідникових матеріалів слід виділити метали високої питомої провідності, питомий опір яких при нормальній температурі не перевищує 0,05 мкОм*м, і сплави високого опору, що мають питомий опір при нормальній температурі не менше 0,3 мкОм*м.

До рідких провідників відносять розплавлені метали й електроліти. При нормальній температурі як рідкий провідник може використовуватися тільки ртуть, що має температуру плавлення мінус 39 ^оС, або галій ( -29.8 ^оС). Інші метали можуть бути рідкими провідниками тільки при підвищених або високих температурах.

Електролітами є розчини кислот, лугів і солей, а також розплави іонних з'єднань. Електропровідність електролітів пов'язана з переносом іонів, у результаті чого склад електроліту поступово змінюється, а на електродах виділяються продукти електролізу.

Всі гази й пари при низьких напруженістях електричного поля не є провідниками. Однак коли напруженість електричного поля перевищує деяке критичне значення, що відповідає появі ударної і фотонної іонізації, газ стає провідником з електронною та іонною електропровідністю. Особливе рівноважне провідне середовище представляє сильно іонізований газ із рівною кількістю електронів і позитивно заряджених іонів в одиниці об'єму, що називається плазмою.

Дуже малим питомим опором при низьких температурах володіють кріопровідники й надпровідники.