Электромагнитные свойства

Электрические свойства – способность материала проводить электрический ток. Это касается, в первую очередь, металлических изделий.

Основными электрическими характеристиками для материалов являются:

 - удельная электропроводность;

_ - удельное электрическое сопротивление, т.е. обратная величина значению удельной электропроводности ;

_ - температурный коэффициент удельного электрического сопротивления.

Э

Рис. 2.8. Огнестойкость (температуры плавления и возгорания и момент возгорания) некоторых материалов

лектропроводность – это способность материала пропускать электрический ток под воздействием электрического поля, а удельная электропроводность - физическая величина, количественно характеризующая эту способность.

Электрический ток проходит через материал, если к образцу приложена разность потенциалов (напряжение U), а сам материал хорошо проводит электрический ток, т.е. имеет низкое омическое сопротивление R.

По закону Ома сила тока I прямо пропорциональна напряжению U и обратно пропорциональна сопротивлению R проводника:

I =U / R.

В свою очередь, электрическое сопротивление проводника прямо пропорционально удельному электрическому сопротивлению материала и длине проводника и обратно пропорционально площади его поперечного сечения (рис. 2.9):

R = l /S,

где S и l – соответственно, площадь (мм²) и длина проводника (м);

R – электрическое сопротивление, Ом.

Отсюда находим

 =R S/l.

После подстановки получаем размерность коэффициента удельного электрического сопротивления материала проводника 

 = Оммм² /м = Ом(10^-3м ²)² /м =Омм 10 ^-6.

Удельное электрическое сопротивление - характеристика, применяемая для оценки электросопротивления материалов, которые по диапазону удельных электрических сопротивлений  делятся на три группы:

1. Проводники - 10^-3…10^-5 и менее, Ом м.

2. Полупроводники - около 10^-6…10⁷ Ом м.

3. Диэлектрики - порядка 10⁷ …10¹⁸ Ом м.

Чистые металлы обладают очень низким удельным электросопротивлением (=0,015…0,105 мкОмм), а сплавы имеют более высокие (=0,03…1,8 мкОмм) значения его.

В практике электротехнических расчетов в качестве единицы измерения  применяют Омсм и Оммм²/м.

Эксплуатация электротехнических устройств происходит в широком диапазоне температур, поэтому для практики очень важно знать зависимости удельного электрического сопротивления от температуры.

Нагрев увеличивает электрическое сопротивление большинства металлов и сплавов. Для чистых металлов это увеличение составляет 4 % на каждые 10 градусов повышения температуры. Так, сопротивление отрезка медного провода, составляющее 1 Ом при 0 ^оС, возрастает на 0,00426 Ом на каждый градус повышения температуры.

В отличие от проводников сопротивление полупроводников с повышением температуры уменьшается.

Сравнительные удельные характеристики различных материалов приведены в таблице 2.10, из которой видно, что наилучшими проводниками являются серебро и медь.

В этой таблице в правом столбике представлена удельная проводимость материалов (%) по отношению к удельной проводимости меди при 20 С, т.е. медь является эталоном электропроводимости, а алюминий находится по этому показателю на 3-м месте. Однако, он значительно дешевле меди и тем более серебра, поэтому широко используется в кабельной промышленности.

В настоящее время по СНИПам разрешается выполнять скрытую электропроводку только из меди (запрещено использовать более дешевую практически в два раза алюминиевую проводку). Вольфрам и никель имеют относительно высокие удельные сопротивления; первый применяется в нитях накаливания электрических ламп и в сварочных неплавящих электродах, а второй – в электронагревательных приборах (нихромовые стали).

Таблица 2.10

Удельное электрическое сопротивление и электропроводимость материалов

!№	Материалы	Удельное электрическое сопротивление, 10-8 Омм	Относительная электропроводимость, %
1	Медь	1,71	100
2	Алюминий	2,7	65
3	Латунь	6,2	28
4	Золото	2,35	75
5	Железо	9,7	17,7
6	Сталь углеродистая	18	9,5
7	Сталь легированная	5,6	31
8	Нихром	108	1,6
9	Платина	10,6	16
10	Серебро	1,59	106
11	Вольфрам	5,65	30

Диэлектрическая проницаемость - величина, показывающая во сколько раз взаимодействие двух электрических зарядов в среде меньше, чем в вакууме. Определяется она как отношение емкости конденсатора с испытываемым материалом С между его пластинами к емкости конденсатора Со, когда между пластинами находится вакуум:

_r=С/Со.

Абсолютная диэлектрическая проницаемость характеризует во сколько раз взаимодействие двух зарядов в испытываемом материале _r меньше, чем в вакууме _о.