Koper: geleidbaarheid, eigenschappen, eigenschappen en toepassingen

In veel takken van de moderne industrie wordt zeer veel gebruikt materiaal zoals koper. De elektrische geleidbaarheid van het metaal is zeer hoog. Dit verklaart de haalbaarheid van de toepassing ervan in de eerste plaats in de elektrotechniek. Koperen geleiders worden verkregen met uitstekende prestaties. Natuurlijk is dit metaal niet alleen gebruikt in de elektrotechniek, maar ook in andere sectoren. Vanwege de relevantie, zijn kwaliteiten zoals resistentie tegen corrosieve vernietiging in sommige corrosieve omgevingen, ongevoeligheid, plasticiteit, etc.

historische informatie

Koper is een metaal die de mens sinds de oudheid. Het verklaart de vroege introductie van de mensen met deze materialen in de eerste plaats de prevalentie in de natuur in de vorm van nuggets. Veel wetenschappers geloven dat het de eerste kopermetaal verhaald op de persoon van zuurstofverbindingen. Zodra de rotsen net verwarmd in het vuur en snel afgekoeld, waardoor ze te kraken. Later de koper herstel begon te produceren op de brandstapel met de toevoeging van kolen en blazen balg. Verbetering van dit proces leidde uiteindelijk tot de oprichting van de schachtoven. Nog later, de metalen begon te ontvangen door het oxideren van het smelten van ertsen.

Koperen geleidend materiaal

In de rusttoestand, alle metalen vrije elektronen rond de kern. Wanneer een externe belichting worden gerangschikt in een volgorde en wordt dragers van stroom. De mate van metaal kan doorberekenen doorheen laatst gekozen geleidbaarheid. De meeteenheid in de internationale SI Siemens wordt gedefinieerd als 1 cm = 1 ^ohm-1.

De geleidbaarheid van koper zeer hoog. Volgens deze indicator, overtreft alle bekende vandaag basismetalen. Beter dan haar stroom enkel het zilver. Indicator geleidbaarheid koper 57h104 ^cm-1 bij een temperatuur van 20 ° C. Dankzij deze zijn eigendom dit metaal is momenteel de meest voorkomende van alle de geleider gebruikt in industriële en huishoudelijke doeleinden.

Copper prima bestand tegen constante elektrische belasting en is ook betrouwbaar en duurzaam. Bovendien wordt dit metaal gekenmerkt door een hoog smeltpunt en (1083,4 ° C). Dit op zijn beurt, kan de koper voor een lange tijd om te werken in een verwarmde toestand. De prevalentie stroomgeleider zoals aluminium kunnen alleen concurreren met het metaal.

De invloed van verontreinigingen op de geleidbaarheid van koper

Natuurlijk, in onze tijd voor het smelten van de rode metalen worden gebruikt veel meer geavanceerde technieken dan in de oudheid. Echter, krijgt zelfs vandaag de dag zeer zuiver Cu is bijna onmogelijk. De koper is altijd aanwezig allerlei onzuiverheden. Het kan, bijvoorbeeld, silicium, ijzer en beryllium. Ondertussen, des onzuiverheden in het koper, hoe minder de elektrische component. Voor de vervaardiging van kabels, bijvoorbeeld, is het geschikt slechts voldoende zuiver metaal. Volgens voorschrift daarvoor kan worden gebruikt met de hoeveelheid koper onzuiverheden maximaal 0,1%.

Heel vaak in dit metaal bevat een bepaald percentage van zwavel, arseen en antimoon. De eerste stof significant vermindert de taaiheid van het materiaal. De geleidbaarheid van koper en zwavel varieert sterk. Deze vermenging geen stroom geleiden. Dat is een goede isolator. Echter, de elektrische geleidbaarheid van koper zwavel geen invloed op bijna elke wijze. Hetzelfde geldt voor de warmtegeleiding. Met antimoon en arseen het tegendeel is waar. Deze elementen zijn in staat de elektrische geleidbaarheid van koper sterk verminderen.

legeringen

Allerlei toevoegsels kan worden toegepast met name voor het verbeteren van de sterkte van een dergelijk kunststof materiaal zoals koper. De elektrische geleidbaarheid, ze verminderen ook. Maar het gebruik ervan aanzienlijk kan verlengen de levensduur van allerlei producten.

In de meeste gevallen, de sterkte toevoegsel gebruikte koper Cd (0,9%). Het resultaat is een cadmium brons. De geleidbaarheid is 90% van het geleidingsvermogen van koper. Soms, in plaats van cadmium als additieven worden gebruikt als aluminium. De geleidbaarheid van het metaal is 65% van dezelfde figuur koper. Om de sterkte van de draden in de vorm van toevoegsels te verhogen worden gebruikt, en andere materialen en stoffen - tin, fosfor, chroom, beryllium. Het resultaat is een bronzen van een bepaald merk. Een verbinding van koper met zink genoemd messing.

kenmerken legeringen

Hangen metal elektrische geleidbaarheid kan niet alleen het aantal onzuiverheden erin, maar ook van andere indicatoren. Bijvoorbeeld bij toenemende verhittingstemperatuur vermogen koper erdoor vloeiende stroom afneemt. Beïnvloedt de geleidbaarheid van een draad zelfs zijn vervaardigingswerkwijze. Thuis en in de industrie kan worden gebruikt als zacht-gegloeide koperdraden en hard getrokken. In de eerste variant van het vermogen door zichzelf te passen boven de stroom.

De belangrijkste effect natuurlijk gebruikte toevoegsels en de hoeveelheid van de elektrische geleidbaarheid van koper. Onderstaande tabel geeft de lezer gedetailleerde informatie over het vermogen van stroom meest voorkomende legeringen van het metaal passen.

De elektrische geleidbaarheid van messing en koper vergelijkbaar. De eerste metalen figuur uiteraard iets lager. Maar hij en hoger dan die van het brons. Als een koperen draad vrij grote schaal wordt gebruikt. Huidige passeert minder van koper, maar op hetzelfde en het kost minder. Meestal gemaakt van koper maken contacten, klemmen en diverse onderdelen voor radio's.

Koperlegeringen van hoge weerstand

Deze geleidende materialen worden vooral gebruikt bij de vervaardiging van weerstanden, reostaten elektrische instrumenten en apparatuur. Meestal gebruikt voor dit doel koperlegeringen constantaan en manganin. De weerstand van de eerste (86% Cu, 12% Mn, 2% Ni) is 0,42-0,48 micromhos / m, en de tweede (60% Cu, 40% Ni) - 0,48-0,52 micromhos / m.

Communicatie met de thermische geleidbaarheid

De geleidbaarheid van koper - 59500000 / m. Deze figuur, zoals reeds vermeld, is correct, maar bij een temperatuur tussen 20 ^° C thermische geleidbaarheid van alle metalen, en er is een geleidbaarheid binding. Vestigt zijn wet Wiedemann - Franz. Het wordt uitgevoerd op metalen bij hoge temperaturen en wordt uitgedrukt in de volgende formule: K / γ = π ^2/3 (k / e) T ^2, waarbij y - de geleidbaarheid, k - constante van Boltzmann, e - elementaire lading.

Natuurlijk bestaat een dergelijke verbinding en een metaal zoals koper. Thermische en elektrische geleidbaarheid heeft een zeer hoog. Op de tweede plaats nadat het zilver op beide indicatoren.

De verbinding van koper en aluminium draden

In de afgelopen jaren in het huishouden en de industrie begon te worden gebruikt in toenemende mate hoge elektrische stroom. Tijdens de Sovjet-tijden, werd de bedrading meestal gemaakt van goedkope aluminium. De nieuwe eisen van zijn prestaties, helaas, niet meer aan. Vandaag de dag, daarom, in het huis en in de industrie worden vaak veranderd om aluminiumdraad koper. Het belangrijkste voordeel van deze laatste, naast ongevoeligheid, dat in het oxidatieproces hun geleidende eigenschappen niet worden verlaagd.

Vaak de modernisering van elektriciteit, aluminium en koper draden moeten worden verbonden. Door dit te doen zal niet direct. Eigenlijk is de geleidbaarheid van aluminium en koper verschillen niet veel. Maar alleen binnen deze metalen. Oxideren van de film van aluminium en koper verschillende eigenschappen. Hierdoor wordt de geleidbaarheid significant verminderd bij de verbinding. Roestfilm aluminium verschilt veel grotere weerstand dan koper. Daarom moet de combinatie van deze twee soorten geleiders uitsluitend uitgevoerd door een speciale adapter. Het kan, bijvoorbeeld, klem, pasta die metalen bescherming optreedt oxide. Deze uitvoeringsvorm wordt normaal gebruikt met adapters aansluitdraden op straat. In kamers veelgebruikte knooppunt knijpen. Hun ontwerp een speciale plaat die direct contact tussen het aluminium en koper elimineert. Bij afwezigheid van dergelijke geleiders in de huiselijke omgeving, in plaats van draaien draden aanbeveling de ring en moer direct gebruiken om een tussenproduct "brug".

fysische eigenschappen

Zo hebben we wat de elektrische geleidbaarheid van koper. Dit cijfer kan variëren afhankelijk van de samenstelling van de metaalverontreinigingen. Echter, de vraag naar koper in de industrie vastgesteld en zijn andere voordelige fysische eigenschappen, informatie waarop het vanaf de onderstaande tabel ontvangen.

chemische eigenschappen

Volgens deze kenmerken van koper, de elektrische geleidbaarheid en thermische geleidbaarheid die zeer hoog en ligt tussen de elementen van de eerste triade groep VIII en de eerste basische groep van het periodiek systeem. Door zijn de fundamentele chemische eigenschappen zijn onder andere:

• neiging tot vormen complexen;

• mogelijkheid om gekleurde verbindingen en onoplosbare sulfiden te produceren.

Meest kenmerkend voor koper is divalent staat. Overeenkomsten met alkalimetalen heeft vrijwel geen. De reactiviteit is ook laag. In aanwezigheid van _CO2 of de waterfilm gevormd groene carbonaat op koperoppervlak. Alle koperzouten zijn giftige stoffen. De mono- en divalente staat het metaal vormt een stabiel complex verbindingen. De hoogste waarde voor de industrie zijn ammoniak.

Omvang van het gebruik

De hoge thermische en elektrische geleidbaarheid van koper bepaalt de brede toepassing in diverse industrieën. Natuurlijk zijn de meeste van de metalen wordt toegepast in de elektrotechniek. Dit is echter niet het enige gebied van de toepassing ervan. Bovendien kan koper worden gebruikt:

• in sieraden;

• architectuur;

• bij het bouwen van water en verwarming;

• in gaspijpleidingen.

Verschillende soorten juwelen gebruikt voornamelijk koperlegering met goud te produceren. Dit verhoogt de weerstand tegen vervorming van ornamenten en slijtage. De architectuur kan worden gebruikt voor koperbekleding daken en gevels. Het belangrijkste voordeel van een dergelijke afwerking is duurzaam. Bijvoorbeeld platen van deze bijzondere metaal beklede dak is een bekende architectonische monumenten - de katholieke kathedraal in de Duitse stad Hildesheim. Koperen dak van het gebouw beschermt de inwendige ruimte voor bijna 700 jaar.

engineering services

De belangrijkste voordelen van koperen waterleidingen zijn ook duurzaamheid en betrouwbaarheid. Daarnaast is het metaal in staat om speciale unieke eigenschappen van water te bevestigen, waardoor het nuttig voor het organisme. Pijpleidingen monteren en verwarmen van de koperbuis ook uitermate geschikt - vooral vanwege zijn corrosieweerstand en vervormbaarheid. Bij noodgevallen drukverhoging dergelijke lijnen in staat om veel grotere belasting te weerstaan dan staal. Het enige nadeel van de koperen buizen is hun hoge kostprijs.