CHƯƠNG I: VẬT LIỆU DẪN ĐIỆN

Vật liệu dẫn điện Là chất có vùng tự do nằm sát với vùng đầy thậm chí có thể chồng lênvùng đầy. Vật dẫn điện có số lượng điện tử tự do rất lớn, ở nhiệt độ bìnhthường các điện tử hoá trị trong vùng đầy có thể chuyển sang vùng tự do rấtdễ dàng, dưới tác dụng của lực điện trường các điện tử này tham gia vàodòng điện dẫn. Chính vì vậy vật dẫn có tính dẫn điện tốt.điện tử tự do rất...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
CHƯƠNG I: VẬT LIỆU DẪN ĐIỆN CHƯƠNG I: VẬT LIỆU DẪN ĐIỆNI. 1 Khái niệmI.1.1 Định nghĩa Là chất có vùng tự do nằm sát với vùng đầy thậm chí có thể chồng lênvùng đầy. Vật dẫn điện có số lượng điện tử tự do rất lớn, ở nhiệt độ bìnhthường các điện tử hoá trị trong vùng đầy có thể chuyển sang vùng tự do rấtdễ dàng, dưới tác dụng của lực điện trường các điện tử này tham gia vàodòng điện dẫn. Chính vì vậy vật dẫn có tính dẫn điện tốt.I.1.2 Phân loại Vật liệu dẫn điện có thể là những vật rắn, lỏng và trong những điềukiện nhất định có thể khí.- Vật liệu ở thể rắn là các kim loại và hợp kim. Vật dẫn kim loại chia làm 2loại là loại có điện dẫn cao và loại có điện trở cao. Kim loại có điện dẫn caodùng làm dây dẫn, cáp điện, dây quấn máy điện, loại có điện trở cao dùngtrong các dụng cụ đốt nóng bằng điện, đèn tháp sáng, biến trở.- Vật liệu ở thể lỏng là các kim loại nóng chảy và các dung dịch điện phân vìkim loại thường nóng chảy ở nhiệt độ cao trừ thuỷ ngân có nhiệt nóng chảy390C nên trong thực tế kim loại lỏng chỉ có thuỷ ngân được dùng trong thựctế kỹ thuậtI.1.3 Đặc tính của vật liệu dẫn điện Khi nghiên cứu đặc tính dẫn điện của vật liệu cần quan tâm đến cáctính chất cơ bản sau 1. Điện dẫn suất và điện trở suất Điện dẫn suất hay điện trở suất của vật liệu tính theo biểu thức sau: 1 γ= m/Ωmm2 ρ Trị số nghịch đảo của điện dẫn suất γ gọi là điện trở suất ρ, nếu vật dẫn có tiết điện không đổi là S và độ dài l thì: S ρ=R l Đơn vị của điện trở suất là Ω.mm2/m, quan hệ giữa các đại lượng này như sau: 1Ω.m = 106Ωmm2/m = 106 µΩm 1Ωmm2/m = 1 µΩm Trị số điện trở suất của vật dẫn kim loại biến đổi trong khoảng tương đối rộng từ 0.016(bạc) đến 10Ωmm2/m (hợp kim sắt- crôm- nhôm). 2. Hệ số nhiệt của điện trở suất Điện trở suất của kim loại phụ thuộc vào nhiệt độ trong khoảng nhiệt độ hẹp quan hệ giữa điện trở suất với nhiệt độ gần như đường thẳng, giá trị điện trở suất ở cuối đoạn nhiệt độ ∆t có thể tính theo công thức sau: 1 ρ t = ρ 0 (1 + α P .∆t) Trong đó: ρ t : điện trở suất đo ở nhiệt độ t0 ρ 0 : điện trở suất ở nhiệt độ ban đầu t0 αP : hệ số nhiệt của điện trở suất Hệ số nhiệt của điện trở suât nói lên sự thay đổi điện trở suất của vật liệukhi nhiệt độ thay đổi. 3. Nhiệt dẫn suất Nhiệt dẫn suất của kim loại dẫn điện có quan hệ vơi điện dẫn suất kim loại các kim loại khác nhau ở nhiệt độ bình thường với điện dẫn suất tính bằng S/m còn nhiệt dẫn suất tính bằng W/độ.m 4. Hiệu điện thế tiếp xúc và sức nhiệt động Khi cho hai kim loại khác nhau tiếp xúc thì giữa chúng phát sinh hiệu điện thế nguyên nhân sinh ra hiệu điện thế tiếp xúc là công thoát điện tử của kim loại khác nhau đông thời do số điện tử tự do khác nhau mà áp lực khi điện tử ở kim loại khác nhau có thể không giống nhau. 5. Hệ số nhiệt độ dãn nở dài của vật dẫn kim loại Hệ số dãn nở nhiệt theo chiều dài của vật dẫn kim loại là trị số của hệ số dãn nở dài theo nhiệt độ và nhiệt độ nóng chảy . Khi hệ số cao sẽ dễ nóng chảy ở nhiệt độ thấp còn kim loại có hệ số nhỏ sẽ khó nóng chảy(α l). 6. Tính cơ học của vật liệu Tính chất cơ học hay còn gọi là cơ tính là khả năng chống lại tác dụng của lực bên ngoài lên kim loại Cơ tính kim loại bao gồm tính đàn hồi, tính dẻo, tính dai, độ cứng, chịu được va chạm, và độ chịu mỏiI.2 Một số vật liệu dẫn điện thông dụng 1. Đồng ( Cu) a. Tầm quan trọng trong kỹ thuật điện Đồng là vật liệu quan trong nhất trong tất cả các vật liệu dẫn điện được dùng trong kỹ thuật điện vì nó có điện dẫn suất, nhiệt dẫn suất lớn( sau bạc),nó có sức bền cơ khí lớn, chống lại sự ăn mòn khí quyển và có tính đàn hồi cao. Vì vậy đồng trở thành vật liệu quan trong nhát để sản xuất dây điện và nó là kim loại hiếm chỉ chiếm 0,01% trong lòng đất b. Phân loại Đồng được sử dụng trong công nghiệplà đồng tinh chế nó được phân loại trên cơ sở tạp chất lẫn vào trong đồng tức là mức độ tinh khiết và không tinh khiết Bảng I.1 Ký hiệu Cu% tối thiểu Hướng dẫn sử dụng 2CuE 99,95 Đồng điện phân, dây dẫn điện, hợp kim nguyên chất mịnCu9 99,90 Dây dẫn điện, hợp kim mịn dễ dát mỏng, bán thành phẩm với yêu cầu đặc biệtCu5 99,5 Bán thành phẩm như dạng tấm, dạng ốngCu0 99,0 hợp kim dùng để dát mỏng và rót các chi tiếtc. Đặc tính chung của đồng Đồng l ...