2.3 Vật liệu dẫn điện
2.3.2 Tính chất chung của các vật liệu dẫn điện
a) Tính dẫn điện
Điện trở suất
Các kim loại và các vật liệu dẫn điện có điện trở suất rất bé
Người ta sử dụng khái niệm điện dẫn suất là đại lượng nghịch đảo của điện trở suất.
Điện trở suất của một số kim loại cho
Điện trở suát của các kim loại và các hợp kim tăng khi nhiệt độ tăng. Carbon và các chất điện phân lại có điện trở suất giảm khi nhiệt độ tăng. Sự thay đổi điện trở suất với nhiệt độ được đặc trưng bở hệ số nhiệt của điện trở suất α. Hệ số α gần như nhau đối với các kim loại nằm trong khoảng 3.10-3 đến 8.10-
3 K-1
Hệ số nhiệt của điện trở suất
Nếu đặt hai thanh kim loại làm bằng cùng một vật liệu dẫn điện, ta nhận thấy điện trở giữa hai điểm trên mặt tiếp xúc lớn hơn rất nhiều so với trị số tính theo định luật Ohm cho một vật dẫn bình thường.
Điện trở tiếp xúc và sức nhiệt
điện động
( )
U C T = 1 − T2
Nếu mạch điện gồm hai tiếp mối hàn tiếp xúc, trong đó một đầu có nhiệt độ T1 và đầu kia có nhiệt độ T2, thì
sức nhiệt điện động giữa các mối hàn sẽ là
Nếu thực hiện tiếp xúc giữa hai kim loại khác nhau, thì trên tiếp xúc giữa chúng xuất hiện một hiệu điện thế
được giải thích bởi sự khác biệt trị số công thoát của điện tử từ các kim loại này và bởi mật độ điện tử không gièng nhau
Điều này được giải thích là dù có sử dụng mọi biện pháp thì tiếp xúc giữa hai kim loại không phải là tiếp xúc mặt thực mà thực tế vẫn là các tiếp xúc theo các điểm hay chính xác hơn là các vi điểm. Nếu ta thực hiện một lức nén có thể làm cho các điểm bị phá vỡ, do đó diện tích tiếp xúc thực tế tăng lên và điện trở tiếp xúc giảm đi.
(T1 nãng)
(T2 lạnh)
Kim loại A Kim loại B +
-
Nếu dùng hai dây dẫn kim loại có sức điện động lớn ghép với nhau chúng ta đã có được một cái cặp nhiệt có thể dùng để đo nhiệt độ.
Đối với một dây dẫn nối giữa hai điểm có nhiệt độ khác nhau : nhiệt độ T1 (nóng) và nhiệt độ T2 (lạnh )
Tuy nhiên nếu ta sử dụng dây A khác vật liệu với dây B thì von met sẽ chỉ chênh lệch điện áp giưã hai dây (U12= UA-UB).
Một số cặp nhiệt có thể đo được nhiệt độ rất cao.
plantin-rhodium đến 1700 C chromel - alumel : 1260 C
Các điện tử ở đầu có nhiệt độ cao sẽ có năng lượng lớn hơn các điện tử ở dầu lạnh.
Điều này là cho chúng chuyển động từ đầu nóng sang đấu lạnh
Do đó đầu nóng tích điện dương, còn đầu lạnh tích điện âm với điện áp giữa hai đầu dây A là UA UA chỉ phụ thuộc vào chênh lệch nhiệt độ T1 và T2 chứ không phải là phân bố nhiệt độ dọc theo dây
Để đo được điện áp này cần một dây dẫn thứ hai có nối với một von met
Nếu dây dẫn B cũng cùng loại với dây A thì von met sẽ chỉ 0 (UA-UA=0).
b) Tính chất vật lý của kim loại
Nhiệt độ ứng với khi kim loại chuyển từ thể đặc sang thể lỏng hoàn toàn gọi là nhiệt độ nóng chảy.
Nhiệt lượng toả ra trong một đơn vị thời gian qua một đơn vị diện tích thẳng góc với hướng toả
nhiệt trên một đơn vị khoảng cách có sự chênh lệch nhiệt độ gọi là nhiệt dẫn suất.
Nhiệt độ và nhiệt lượng nóng chảy
Tính dẫn nhiệt
Nhiệt dẫn suất đo bằng W/m.độ
Tính dẫn nhiệt là tính chất truyền nhiệt của kim loại khi bị đốt nóng hay khi làm nguội.
Nhiệt lượng cần thiết để một đơn vị khối lượng kim loại chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái lỏng hoàn toàn trong điều kiện áp suất bình thường gọi là nhiệt lượng nóng chảy (J/kg hay
kcal/kg).
Nhiệt lượng cần thiết để làm cho nhiệt độ của một đơn vị khối kim loại tăng lên 1 độ Celcius gọi là nhiệt lượng riêng J/kg. độ hay kcal/kg.độ)
c) Tính chất hoá học của kim loại
Tính chất hoá học biểu thị khả năng của các kim loại chống lại tác dụng của môi trường hoá học Khả năng chống lại sự ăn mòn của hơi nước hay oxy của không khí ở nhiệt độ thư
ờng và nhiệt độ cao gọi là tính chống ăn mòn.
Khả năng chống lại sự ătác dụng của môi trường axit gọi là tính chịu axit
Gi n nở nhiệt ã
Khi đốt nóng các kim loại nở ra và khi làm nguội nó co lại. Sự giãn nở cần phải được chú ý trong nhiều trư
ờng hợp
Vẻ sáng của kim loại
Kim loại không trong suốt ngay cả đối với tấm kim loại được cán rất mỏng cũng không thrr cho ánh sáng xuyên qua được. Theo ánh sáng bề ngoài, kim loại được chia thành kim loại đen và kim loại màu
các hợp kim có điện trở suất cao dùng cho các dụng cụ nung bằng điện, thắn sáng, biến trở ...
§é bÒn
Độ đàn hồi
Độ dẻo
d) Tính chất cơ học của kim loại
khả năng của kim loại thay đổi hình dạng dưới tác dụng của lực có khí rồi trở lại như cũ khi bỏ lực tác dông
Khả năng của kim loại chống lại tác dụng của lực bên ngoài mà không bị phá hỏng
Là khả năng của kim loại thay biến dạng dưới tác dụng của lực có khí mà không bị phá hỏng , đồng thời vẫn giữ được hình dạng khi bỏ lực tác dụng
Các kim loại dẫn điện thường được chia thành hai loại : loại có điện dẫn cao và loại có điện trở cao Loại có điện dẫn cao (Cu, Al...) được dùng làm dây dẫn điện, lõi cáp, lõi các
cuộn dây của máy biến áp và máy điện..Các kim loại