іали високої провідності та матеріали високого опору. Метали з високою провідністю використовуються для проводів, кабелів, обмоток трансформаторів, електричних машин і т. д. Метали і сплави високого опору застосовуються в електронагрівальних приладах, лампах розжарювання, реостатах, зразкових опорах і т. п.
До рідким провідникам відносяться розплавлені метали і різні електроліти. Як правило, температура плавлення металів висока, за винятком ртуті, у якої вона становить близько -39 В° С. Тому при нормальній температурі в якості рідкого металевого провідника може бути використана тільки ртуть. Інші метали є рідкими провідниками при більш високих температурах (наприклад, при плавці металів струмами високої частоти).
Механізм протікання струму по металах у твердому і рідкому станах обумовлений рухом вільних електронів, внаслідок чого їх називають провідниками з електронною провідністю, або провідниками першого роду. Провідниками другого роду, або електролітами, є розчини (в основному водні) кислот, лугів і солей. Проходження струму через ці провідники пов'язане з перенесенням разом з електричними зарядами частин молекули (іонів), внаслідок чого склад електроліту поступово змінюється, а на електродах виділяються продукти електролізу.
Іонні кристали в розплавленому стані також є провідниками другого роду. Прикладом можуть служити соляні гартівні ванни з електронагрівом. Всі гази і пари, в тому числі і пари металів, при низьких напруженостях електричного поля не є провідниками. Однак, якщо напруженість поля перевершила деяке критичне значення, забезпечує початок ударної і фотоіонізації, то газ може стати провідником з наявністю електронної та іонної провідності. Сильно іонізований газ при рівність числа електронів і позитивних іонів в одиниці об'єму представляє собою особливу провідне середовище, що носить назву плазми.
Металеві провідники є основним типом провідникових матеріалів, що застосовуються в електротехніці.
Класична електронна теорія металів представляє твердий провідник у вигляді системи, що складається з вузлів кристалічної іонної решітки, всередині якої знаходиться електронний газ з колективізованих (вільних) електронів. У колективізоване стан від кожного атома металу відділяється від одного до двох електронів. При зіткненнях електронів з вузлами кристалічної решітки енергія, накопичена при прискоренні електронів в електричному полі, передається металевій основі провідника, внаслідок чого він нагрівається. В якості досвідченого факту було встановлено, що теплопровідність металів пропорційна їх електропровідності.
При обміні електронами між нагрітими і холодними частинами металу в відсутність електричного поля має місце перехід кінетичної енергії від нагрітих частин провідника до більш холодним, тобто явище, зване теплопровідністю. Так як механізми електропровідності і теплопровідності обумовлюються щільністю і рухом електронного газу, то матеріали з високою провідністю будуть також хорошими провідниками тепла.
Ряд дослідів підтвердив гіпотезу про електронний газі в металах. До них належать такі:
1. При тривалому пропущенні електричного струму через ланцюг, що складається з одних металевих провідників, не спостерігається проникнення атомів одного металу в інший.
2. При нагріванні металів до високих температур швидкість теплового руху вільних електронів збільшується, і найбільш швидкі з них можуть вилітати з металу, долаючи сили поверхневого потенційного бар'єру.
3. У момент несподіваної зупинки швидко рухався провідника відбувається зміщення електронного газу за законом інерції в напрямку руху. Зсув електронів призводить до появи різниці потенціалів на кінцях загальмованого провідника, і підключений до них вимірювальний прилад дає покидьок за шкалою.
4. Досліджуючи поведінку металевих провідників у магнітному полі, встановили, що внаслідок викривлення траєкторії електронів в металевої платівці, вміщеній в поперечне магнітне поле, з'являється поперечна е. д. с. і змінюється електричний опір провідника.
До основних характеристик провідникових матеріалів відносяться:
1) питома провідність або зворотна величина - питомий електричний опір;
2) температурний коефіцієнт питомої опору;
3) питома теплопровідність;
4) контактна різниця потенціалів і термоелектрорушійної сила (термо - е. д. с);
5) межа міцності при розтягуванні і відносне подовження при розриві.
До найбільш широко поширеним матеріалами високої провідності слід віднести мідь і алюміній.
Переваги міді, що забезпечують їй широке застосування в якості провідникового матеріалу, такі:
1) малий питомий опір (з усіх металів тільки срібло має дещо меншу питомий опір, ніж мідь);
2) досить висока механічна міцність;
3) задовільна в більшості випадків застосування стійкість стосовно корозії (мідь окислюється на повітрі, навіть в...
