Электропроводность меди – все, что нужно знать о свойствах металла

Каждое вещество в разной степени способно проводить электрический ток. Электропроводность меди – свойство металла, которое активно используется в электротехнике. Хорошие проводники применяются для изготовления кабелей различного сечения. Первое место занимает серебро, но этот металл слишком дорогой для использования в промышленных масштабах. Второе – медь, которая добывается в достаточном количестве. Третье и четвертое – золото и алюминий соответственно.

Что такое проводимость меди

Медные провода изготавливают из нескольких вид руд, которые присутствуют в виде природных самородков. Металл имеет красно-розовый окрас, известен с давних времен. В электротехнике различают два понятия:

• удельное электрическое сопротивление меди, обозначается греческой буквой ρ. Физическая величина, отвечающая за способность материала препятствовать прохождению тока. Чем выше показатель, тем хуже металл пропускает разряд. Для меди данный параметр равен 0,017, единица измерения – Ом*м. Для сравнения: у алюминия ρ = 0,026 Ом*м. Эти два проводника применяются для производства кабельной продукции;
• удельная проводимость меди – это величина, обратная сопротивлению. Характеризует свойство среды проводить электричество от одной точки к другой. Измеряется в сименсах См/м. Чем выше данный индекс, тем лучше ток пройдет через вещество. В таблице физических величин параметры представлены при температуре +20°С. Для серебра – 62,5 млн См/м, меди – 59,5 млн См/м, далее идет золото – 45,5 млн См/м, алюминий – 38 млн См/м и т.д.

Драгоценные металлы стоят дорого, чтобы изготавливать кабельно-проводниковую и другую электротехническую продукцию, а вот медная руда, алюминий – дешевое, а главное доступное сырье.

Медные проводники используются в электроиндустрии, приборостроении, при производстве компьютерной техники, для обмотки трансформаторов, электродвигателей, в автомобилестроении и других промышленностях. Кроме хорошей проводимости меди, материал обладает такими свойствами:

• отличная эластичность, подлежит сворачиванию, сгибанию, скручиванию (не влияет на эксплуатационные характеристики);
• доступно проводить работы по пайке, лужению, волочению;
• проводимость практически не зависит от температуры;
• сплав обладает хорошей ковкостью;
• коррозийная стойкость;
• приятный внешний вид;
• уникальные магнитные свойства;
• малая восприимчивость к неблагоприятным внешним факторам (ультрафиолет, химическое воздействие);
• механическая прочность;
• устойчивость к деформациям;
• высокая степень обрабатываемости, благодаря чему ее можно раскатать в листы, сделать тонкую проволоку и т.д.

Медь – это проводник, но для применения в электротехнике ее предварительно очищают от лишних примесей. Сначала происходит плавка, процессы обжигания и дутья, а потом электролитическая очистка. После подобной обработки получается металл высокого качества с малым количеством добавок.

Какие факторы влияют на электропроводность

Удельная электропроводность меди практически не зависит от температуры, благодаря чему ее активно используют в производстве кабельной продукции. Потери по пути неизбежны, но они ничтожно малы. При росте градусов происходят изменения в частоте и амплитуде колебаний атомов, а значит, возрастает сопротивление, уменьшается удельная электрическая проводимость меди. При снижении температуры происходит обратный процесс, показатель возрастает. При правильной спроектированной и установленной системе температурный режим находится в пределах + 20°С, поэтому главная величина не меняется.

Наиболее важный параметр – это содержание примесей. Медь крайне чувствительна к данному фактору. Например, добавки углерода, фосфора, железа, цинка могут существенно повлиять на показатели материала. Важным нюансом является присутствие кислорода в металле даже в ничтожно малых количествах. Он негативно сказывается на механических свойствах вещества. Поэтому производители стремятся качественно обрабатывать сплав перед тем, как изготавливать из него соответствующую продукцию. По стандартам доля добавок не должна превышать 0,05 %.

Металл обладает уникальной природой строения, химическим составом (много подвижных свободных электронов), благодаря чему заряженные частицы легко передвигаются, а значит, могут переносить получаемый разряд. Электрическая проводимость меди зависит от характера обработки. Прокатка, вытягивание, волочение могут снизить главный параметр. Это связано с искажением кристаллической решетки, образованием дефектов, которые влияют на перемещение свободных частиц в среде.

Токопроводимость меди: области применения

Медный сплав занимает второе место по популярности среди цветных металлов. Высокие показатели электропроводности и теплопроводности меди позволяют использовать материал в самых разнообразных сферах. Применяют чистые вещества и с примесями.

В каких областях задействована:

• большая востребованность – производство кабельно-проводниковых товаров;
• электроприборы;
• тепловые трубки, радиаторы (чаще всего сердцевина, а остальная часть – из алюминия);
• изготовление фольгированных дорожек в печатных платах любого электронного устройства;
• кулеры для охлаждения внутренних компонентов ПК;
• судостроение;
• водо- и теплоснабжение;
• химическая промышленность;
• архитектурное строительство – кровля, фасады, декоративные детали;
• медицина.

Токопроводимость меди и другие важные свойства делают материал востребованным во многих сферах жизнедеятельности человека. Без открытия качеств этого уникального металла мы не достигли бы существующего технологического прогресса. Последние исследования показывают, что на медной поверхности погибает порядка 99% болезнетворных микроорганизмов в течение 2-х часов. Бактерицидные особенности нашли применение в медицине (обеззараживание воды, профилактика некоторых заболеваний).