Вещества растворы которых обладают электрической проводимостью

Электролиты ХИТ (ионные проводники). Растворы и расплавы электролитов

Электролиты ХИТ (ионные проводники). Растворы и расплавы электролитов Электролиты относятся к ионным проводникам (проводникам второго рода). Они должны обладать высокой ионной проводимостью, физической и химической устойчивостью, малой коррозионной и химической активностью (а еще лучше — инертностью) по отношению к электродам и конструкционным материалам.
Электрическая проводимость ионных проводников. Удельная электрическая проводимость δ растворов определяется подвижностью ионов и (т. е. их скоростью при единичной напряженности электрического поля), их зарядом z и концентрацией с:

Как правило, в процессе переноса заряда в растворе участвуют разные ионы. Доля количества электричества, переносимого ионами одного знака, называется числом переноса данного иона t и определяется уравнением

дельная электрическая проводимость растворов и расплавов заметно возрастает с увеличением температуры. Температурная зависимость проводимости имеет активационный характер и в общем виде описывается уравнением Аррениуса

где E_A — энергия активации проводимости; δ₀ — константа. Энергия активации проводимости водных растворов имеет значения от 8 до 16 кДж/моль. В определенных (относительно узких) интервалах температур такую зависимость можно приближенно считать линейной с приблизительно постоянным температурным коэффициентом проводимости ∆_δ:

Общие свойства растворов электролитов.

Растворы — это гомогенные смеси переменного состава. Растворы электролитов имеют ионную проводимость вследствие электролитической диссоциации растворенного вещества с образованием ионов. Относительное содержание компонентов раствора называется концентрацией. Как правило, относительное содержание растворенного вещества намного меньше, чем относительное содержание растворителя. Для систем жидкость — твердое вещество или жидкость — газ растворителем всегда является жидкий компонент. Имеется несколько способов выражения концентрации (приложение П. 11).

Для большинства растворов существует некоторая предельная концентрация, при которой раствор находится в термодинамическом равновесии с чистым веществом. Растворы с такой предельной концентрацией называются насыщенными, а концентрация насыщенного раствора называется растворимостью. Как правило, растворимость увеличивается с ростом температуры, причем температурная зависимость растворимости разных веществ меняется в широком интервале.

В большинстве современных ХИТ в качестве электролитов используются водные растворы. Однако в последние годы все более широкое применение находят электролиты на основе неводных, в основном, органических растворителей. Свойства растворителей, применяемых в выпускаемых промышленностью или разрабатываемых ХИТ, приведены в приложении П. 12.

Водные растворы электролитов. Наибольшей удельной электрической проводимостью обладают водные растворы кислот и щелочей, что обусловлено особым (эстафетным) механизмом миграции ионов водорода и гидроксида. Именно поэтому в основных типах аккумуляторов в качестве электролитов используются растворы серной кислоты (свинцовый аккумулятор) и едкого кали (никель-кадмиевый, никель-железный, никель-водородный и никель-металлогидридный аккумуляторы).

Зависимость удельной электрической проводимости растворов серной кислоты и едкого кали (гидроксида калия) от их концентрации при разных температурах показана на рис. 1.3.1 и в табл. П.13.1 и П. 13.2 приложения П. 13. По оси абсцисс на рис. 1.3.1 отложены значения массовой доли (в процентах) и молярной концентрации растворов, а также их плотность (при температуре 20°С). Концентрационные зависимости удельной электрической проводимости имеют максимум, что объясняется заметным снижением подвижности ионов при увеличении концентрации растворов [1.3.1].

Кроме серной кислоты в ХИТ применяются также фосфорная (Н3Р04), хлорная (НС104) и борфтористоводородная (HBF4) кислоты, а кроме растворов едкого кали применяются (в ограниченном количестве) растворы едкого натра и едкого лития. Существенный недостаток щелочных растворов состоит в их взаимодействии с диоксидом углерода (карбонизации), который является одной из составных частей воздуха, а кроме того, может быть продуктом деструкции (окисления) материалов сепараторов, органических добавок в электролите и т. п.
В некоторых ХИТ в качестве электролитов используются растворы солей, главным образом хлоридов, в том числе хлориды цинка, аммония, магния. В водоактивируемых ХИТ электролитом служит морская вода (примерно 3 %-ный хлоридный раствор).

Неводные растворы электролитов. Основное назначение неводных растворов — это электролиты для гальванических элементов с литиевым отрицательным электродом. Именно замена водных растворов (в которых литий с большой скоростью взаимодействует с водой с выделением водорода) на неводные (апротонные) растворы позволила создать литиевые элементы.

В литиевых элементах используются органические и неорганические неводные электролиты. Из неорганических электролитов наибольшее применение находят растворы в тионилхлориде (S0C12). Органические электролиты — это растворы солей лития в смешанных органических растворителях (табл. П.13.3 и П.13.4 приложения П. 13.4). Приемлемой растворимостью в таких растворителях обладают соли с комплексными анионами типа [АХ4]~ и [АХ6]~, где X = F и реже С1, а А = Р, As, В, А1. Чаще всего используют перхлорат лития (LiC104), тетрахлоралюминат лития (LiAlCl4), тетрафторборат лития (LiBF4), гексафторфосфат лития (LiPF6) и гексафторарсенат лития (LiAsF6). Получили распространение также соли — производные перфторалкилсульфокислот, в том числе трифторметилсульфонат лития («трифлат лития», LiCF3S03), бис-трифторметилсульфонили-мид лития («имид лития», Li[N(CF3S02)2]) и трис-трифторметилсуль-фонилметид лития («метид лития», Li[C(CF3S02)3]), а также их производные.

При приготовлении неводных электролитов особое значение имеет тщательная очистка растворителей и солей от различных примесей, особенно от следов влаги. Содержание влаги в электролитах не должно превышать 0,01 %.

Электрическая проводимость неводных электролитов на 1—2 порядка ниже, чем проводимость водных растворов кислот и щелочей. Это обусловлено относительно малой растворимостью и малой степенью диссоциации солей в апротонных растворителях. В качестве примера в табл. П.13.3 и П.13.4 приложения П. 13 приведены данные об электрической проводимости некоторых неводных электролитов.

В качестве неводных растворителей обычно используют смеси. Один из компонентов такой смеси — это растворитель с относительно высокой диэлектрической проницаемостью, например пропилен-карбонат или этиленкарбонат. Другой компонент обладает низкой вязкостью, например диметоксиэтан. Растворы солей в таких смешанных растворителях обладают повышенной электрической проводимостью. Например, максимальная электрическая проводимость растворов перхлората лития при температуре 25°С наблюдается в смеси 42 % пропиленкарбоната и 58 % диметоксиэтана.

С повышением температуры электрическая проводимость апротонных электролитов, в общем, увеличивается, однако существуют примеры и более сложных температурных зависимостей проводимости (независимость или снижение приводимости при повышении температуры).
Более подробно свойства неводных растворов электролитов приведены в монографиях [1.3.2—1.3.5].

Расплавленные электролиты. Электрическая проводимость ионных расплавов весьма велика, что объясняется как гораздо более высокой концентрацией ионов по сравнению с растворами (отсутствие растворителя), так и более высокой рабочей температурой. Температура плавления большинства ионных солей составляет сотни градусов; для понижения рабочей температуры в качестве электролитов используют обычно смеси солей, имеющие более низкую температуру плавления, чем индивидуальные компоненты.

Энергия активации проводимости ионных расплавов невелика и составляет 4—8 кДж/моль [1.3.6]. С определенным приближением температурную зависимость проводимости расплавов можно описать не экспоненциальным, а квадратичным уравнением

Значения коэффициентов а,b и с для некоторых расплавленных электролитов приведены в табл. П. 13.5 приложения П. 13.

Электрическая проводимость растворов электролитов

Мерой способности веществ проводить электрический ток является электрическая проводимостьL – величина обратная электрическому сопротивлению проводника R: . (3.15) Так как , (3.16) то , (3.17) где ρ – удельное сопротивление, Ом·м (Ом·см); S – поперечное сечение, м 2 (см 2 ); – длина проводника, м (см); –удельная электрическая проводимость, Ом -1 ·м -1 (Ом -1 ·см -1 ). Удельная электрическая проводимость (χ) раствора – это электрическая проводимость объема раствора, заключенного между двумя параллельными электродами, имеющими площадь по 1м 2 (1 см 2 ) и расположенными на расстоянии 1м (1 см) друг от друга. Сопротивление раствора связано с удельной электрической проводимостью соотношением: , 3.18) где – постоянная измерительной ячейки. Если известна величина К, то по измеренному сопротивлению раствора можно рассчитать значение удельной электрической проводимости: (3.19) Эквивалентная (мольная) электрическая проводимостьλ_v численно равна электрической проводимости такого объема V (м 3 , л, см 3 ) раствора данной концентрации, в котором содержится 1г-экв (1 моль) растворенного вещества. Условно, это электрическая проводимость объема V раствора, заключенного между двумя параллельными электродами, с расстоянием между электродами 1м (1 см), причем каждый электрод имеет такую площадь, чтобы в этом объеме содержался 1г-экв (1моль) электролита. Эквивалентная (мольная) электрическая проводимость и удельная электрическая проводимость связаны соотношением: . (3.20) Если концентрация выражена в г-экв/л (моль/л), а удельная электрическая проводимость в Ом -1 · см -1 , то , (3.21) или с учетом (3.5): . (3.22) Эквивалентная электрическая проводимость при бесконечном разбавлении в соответствии с законом Кольрауша(законом независимого движения ионов)равна: , (3.23) где – электрические проводимости (электрические подвижности) катиона и аниона, их значения приводятся в справочниках. Степень диссоциации слабого электролита α и коэффициент электрической проводимости растворов сильных электролитов f (характеризует степень межионного взаимодействия) могут быть рассчитаны по формулам: (3.24) (3.25) П р и м е р 3.4. Какой объем раствора электролита нормальной концентрации C_N = 0,5 г-экв/л нужно залить в ячейку с электродами, расстояние между которыми 1 см, чтобы измеренная электропроводность была эквивалентной электропроводностью этого раствора? Р е ш е н и е Эквивалентная электропроводность – это электропроводность раствора, содержащего 1 г-экв электролита. В 1 л исходного раствора содержится 0,5 г-экв, поэтому V= 1/C_N = 1/0,5 = 2 л, то есть следует залить 2 л раствора, чтобы в нем находилось нужное количество электролита. П р и м е р 3.5. Рассчитать удельную и эквивалентную электрические проводимости раствора хлорида калия KCl с концентрацией 0,02 г-экв/л, если удельное сопротивление ρ составляет 354,61 Ом·см. Р е ш е н и е Найдем удельную электрическую проводимость: Определим эквивалентную электрическую проводимость: П р и м е р 3.6. Рассчитать эквивалентную электрическую проводимость раствора концентрации 0,075 г-экв/л, помещенного в ячейку с расстоянием между электродами 1,2 см и поверхностью каждого электрода 0,8 см 2 , если сопротивление раствора составляет 950 Ом. Р е ш е н и е Сопротивление раствора: ; отсюда удельная электрическая проводимость: ; Ом -1 · см -1 Ом -1 · м -1 . Зная , рассчитываем эквивалентную электрическую проводимость: ; ; Ом -1 · г-экв –1 · м 2 . П р и м е р 3.7. Определить постоянную измерительной ячейки K, если раствор концентрации 0,005 г-экв/л имеет эквивалентную электрическую проводимость 400 Ом -1 ·г-экв –1 ·см 2 , а сопротивление этого раствора составляет 290 Ом. Р е ш е н и е Находим удельную электрическую проводимость раствора: Ом -1 см -1 . Сопротивление раствора: , отсюда ; см -1 . П р и м е р 3.8. Сопротивление раствора концентрации 0,015 г-экв/л составляет 1800 Ом. Постоянная измерительной ячейки равна 2,5 см -1 . Рассчитать эквивалентную электрическую проводимость раствора. Р е ш е н и е По уравнению (3.19): Находим эквивалентную электрическую проводимость: П р и м е р 3.9. Определить степень диссоциации и константу диссоциации одно-одновалентного слабого электролита, если при разведении V = 16 л удельная электрическая проводимость раствора составляет 1,312·10 -3 Ом -1 см -1 , а 232,6 Ом -1 см 2 /г-экв. Р е ш е н и е Находим эквивалентную электрическую проводимость по уравнению (3.22): ; Ом -1 см 2 /г-экв. Находим степень диссоциации электролита по формуле (3.24): Рассчитываем константу диссоциации по уравнению Оствальда (3.6): г-экв/л П р и м е р 3.10. Определить количество AgCl (г), содержащегося в 1 л раствора, если удельная электрическая проводимость насыщенного водного раствора AgCl составляет 1,259·10 -6 Ом -1 см -1 . Подвижности ионов: Ом -1 см 2 /г-ион; Ом -1 см 2 /г-ион. Р е ш е н и е Так как хлорид серебра является малорастворимым соединением, то Из уравнения: , может быть выражена концентрация раствора: или в г/л: где 143,38 – эквивалент хлорида серебра, равный его молярной массе.

14.03.2016 146.43 Кб 33 постр. диаграм.сост. фенол-вода ПРО5.doc

14.03.2016 4.72 Mб 147 Практикум по дисц. ФХ (уч. пособ.).doc

14.03.2016 766.46 Кб 189 Равновесие жид.-пар в бинар. системах (метод.указан.).doc

14.03.2016 738.3 Кб 178 Растворы-1.doc

14.03.2016 2.41 Mб 38 Рефрактометрия (метод.указ.).doc

14.03.2016 1.79 Mб 455 Сборник прим. и зад. по ФХ (уч. пособ.).doc

14.03.2016 3.73 Mб 44 термохимия(метод.указ.).doc

14.03.2016 671.23 Кб 153 уч.пособие хим.кинетика.doc

14.03.2016 1.04 Mб 239 Химическая кинетика (метод.указ.).doc

Ограничение

Для продолжения скачивания необходимо пройти капчу:

Электрическая проводимость растворов

Согласно закону Ома, электрическое сопротивление проводника прямо пропорционально его длине l и обратно пропорционально площади поперечного сечения S:

где ρ — удельное сопротивление, характеризующее природу проводника и выражаемое в Ом·м.

ω = —— = ——

R ρ l

Единицей электрической проводимости в системе СИ служит Сименс (См). 1 См = 1 Ом -1 .

Величина, обратная удельному сопротивлению ρ, называется удельной электрической проводимостью раствора электролита χ:

Удельная электрическая проводимость раствора электролита равна количеству электричества, которое переносится ионами, содержащимися в нем, через поперечное сечение раствора площадью 1 м 2 в однородном электрическом поле напряженностью 1 В/м за 1 секунду.

Удельная электрическая проводимость в системе СИ измеряется в См/м. На практике чаще используют величину См/см; 1 См/см = 100 См/м. По своему физическому смыслу удельная электрическая проводимость, выражаемая в См/см, равна проводимости 1 см 3 раствора, содержащегося между электродами площадью 1 см 2 каждый, которые расположены на расстоянии 1 см друг от друга.

Удельная электрическая проводимость зависит от природы электролита, его концентрации и температуры. Чем полнее диссоциация электролита, тем больше в растворе частиц, переносящих электрические заряды, и тем выше его проводимость. Наибольшей проводимостью обладают сильные кислоты и основания ввиду высокой подвижности ионов Н + и ОН — . С ростом температуры проводимость увеличивается, что объясняется возрастанием подвижности ионов и степени диссоциации. С ростом концентрации удельная электрическая проводимость проходит через максимум, отчетливо выраженный у сильных электролитов, и пологий у слабых электролитов. Снижение проводимости при повышенных концентрациях объясняется возрастающими межионными взаимодействиями у сильных электролитов и уменьшением степени диссоциации у слабых электролитов.

СН₃СООН

C, моль/л

Рис.1. Зависимость удельной проводимости сильных

и слабых электролитов от их концентрации.

Поскольку электрическая проводимость растворов обусловлена свойствами растворенного вещества, часто используют величину, называемую молярной электрической проводимостью λ.

Молярная электрическая проводимость электролита λ равна удельной электрической проводимости его раствора с концентрацией 1 моль/м 3 и выражается в См·м 2 /моль.

Значения молярной и удельной электропроводностей связаны через концентрацию электролита:

где  — молярная электрическая проводимость, См·м 2 /моль;  — удельная электрическая проводимость, См/м; C— молярная концентрация растворенного вещества, моль/л;

если  измеряется в См·см 2 /моль, а  — в См/см.

При уменьшении концентрации электролита значение молярной электрической проводимости увеличивается, стремясь (при C→ 0) к постоянной величине, зависящей от природы растворенного вещества и называемой предельной молярной электрической проводимостью λ о .

Предельной молярной электрической проводимостью электролита λ о называется значение молярной электрической проводимости его бесконечно разбавленного раствора.

У сильных электролитов при уменьшении концентрации снижается межионное взаимодействие, подвижность ионов достигает предельной величины u о , поэтому молярная электрическая проводимость λ о также становится постоянной величиной уже при концентрациях 10 -5 -10 -4 моль/л. Это позволяет экспериментально определить ее величину (рис.2). Отношение λ/λ о у сильных электролитов характеризует межионные взаимодействия в растворе, которые сопровождаются ассоциацией ионов, и называется коэффициентом электрической проводимости f_эл = λ/λ о . При бесконечном разбавлении f_эл стремится к 1.

Рис.2. Зависимость молярной электрической проводимости

сильных и слабых электролитов от их концентрации

У слабых электролитов снижение концентрации сопровождается ростом степени диссоциации; при этом увеличивается число ионов-переносчиков зарядов и соответственно молярная электрическая проводимость раствора. Даже при очень большом разбавлении полной диссоциации слабого электролита не происходит, поэтому экспериментально величину предельной молярной электрической проводимости определить не удается; она находится расчетными методами (рис.2). Отношение λ/λ о у слабых электролитов характеризует его степень диссоциации α при данной концентрации раствора:

α = λ/λ о

При бесконечном разбавлении каждый вид ионов, присутствующих в растворе, переносит электрические заряды независимо от других ионов, и электрическая проводимость раствора в целом складывается из проводимостей всех ионов, участвующих в переносе зарядов.

Предельную молярную электрическую проводимость иона можно рассчитать по формуле:

λ о _(±) = u o _(±) zF

где λ о _(±) — предельная проводимость иона, См·м 2 /моль, u o _(±) — предельная подвижность иона, м 2 /(В·с), z — заряд иона, F— число Фарадея, равное 96500 Кл/моль.

Значения предельных молярных проводимостей различных ионов в водных растворах находятся в интервале 30160 См·см 2 /моль (таблица 1). Лишь ионы Н + и ОН — обладают более высокими значениями предельной проводимости: 349,8 и 199,2 См·см 2 /моль соответственно.

Предельная молярная электрическая проводимость данного электролита равна сумме предельных молярных проводимостей ионов, входящих в его состав (закон Кольрауша).

Если электролит Kt_nAn_m диссоциирует по уравнению

то согласно закону Кольрауша

λ о (Kt_nAn_m) = nλ o (Kt m + ) + mλ o (An n — )

Экспериментальное определение величины молярной проводимости раствора позволяет рассчитать:

для сильных электролитов коэффициент электрической проводимости: f_эл = λ/λ о ;

для слабых электролитов степень диссоциации α = λ/λ о

α 2 C (λ/λ о ) 2 C

и константу диссоциации K =  = 

1 — α 1 — λ/λ о

Электропроводность веществ

В этой статье раскроем тему электропроводности, вспомним о том, что такое электрический ток, как он связан с сопротивлением проводника и соответственно с его электропроводностью. Отметим основные формулы для вычисления данных величин, коснемся темы скорости тока и ее связи с напряженностью электрического поля. Также затронем связь электрического сопротивления и температуры.

Для начала вспомним о том, что же такое электрический ток. Если поместить вещество во внешнее электрическое поле, то под действием сил со стороны этого поля, в веществе начнется движение элементарных носителей заряда — ионов или электронов. Это и будет электрическим током. Сила тока I измеряется в амперах, и один ампер — это ток, при котором через поперечное сечение проводника протекает за секунду заряд, равный одному кулону.

Ток бывает постоянным, переменным, пульсирующим. Постоянный ток не меняет своей величины и направления в каждый конкретный момент времени, переменный ток с течением времени меняет свои величину и направление (генераторы переменного тока и трансформаторы дают именно переменный ток), пульсирующий ток меняет свою величину, но не меняет направления (например выпрямленный переменный ток является пульсирующим).

Вещества имеют свойство проводить электрический ток под действием электрического поля, и это свойство называется электропроводностью, которая у разных веществ различна. Электропроводность веществ зависит от концентрации в них свободных заряженных частиц, то есть ионов и электронов, не связанных ни с кристаллической структурой, ни с молекулами, ни с атомами данного вещества. Так, в зависимости от концентрации в веществе свободных носителей заряда, вещества по степени электропроводности подразделяются на: проводники, диэлектрики и полупроводники.

Наиболее высокой электропроводностью обладают проводники электрического тока, и по физической природе, проводники в природе представлены двумя родами: металлами и электролитами. В металлах ток обусловлен перемещением свободных электронов, то есть проводимость у них электронная, а в электролитах (в растворах кислот, солей, щелочей) — перемещением ионов — частей молекул, имеющих положительный и отрицательный заряд, то есть проводимость у электролитов ионная. Ионизированные пары и газы отличаются смешанной проводимостью, в них ток обусловлен движением и электронов и ионов.

Электронная теория отлично объясняет высокую электропроводность металлов. Связь валентных электронов с их ядрами в металлах слаба, потому эти электроны свободно перемещаются от атома к атому по объему проводника.

Получается, что свободные электроны в металлах заполняют пространство между атомами подобно газу, электронному газу, и находятся в хаотичном движении. Но при внесении металлического проводника в электрическое поле, свободные электроны станут двигаться упорядоченно, они переместятся по направлению к положительному полюсу, чем создадут ток. Таким образом, упорядоченное движение свободных электронов в металлическом проводнике называется электрическим током.

Известно, что скорость распространения электрического поля в пространстве примерно равна 300000000 м/с, то есть скорости света. Это та же скорость, с которой ток проходит по проводнику.

Что это значит? Это не значит, что каждый электрон в металле движется с такой огромной скоростью, электроны в проводнике напротив — имеют скорость от нескольких миллиметров в секунду до нескольких сантиметров в секунду, в зависимости от напряженности электрического поля, а вот скорость распространения электрического тока по проводнику как раз равна скорости света.

Все дело в том, что каждый свободный электрон оказывается в общем электронном потоке того самого «электронного газа», и во время прохождения тока, электрическое поле оказывает действие на весь этот поток, в итоге электроны непрерывно друг другу передают это действие поля — от соседа к соседу.

Но движутся электроны на своих местах очень медленно, несмотря на то, что скорость распространения электрической энергии по проводнику оказывается огромной. Так, когда на электростанции включают рубильник, ток мгновенно возникает во всей сети, а электроны при этом практически стоят на местах.

Однако, когда свободные электроны движутся по проводнику, они испытывают многочисленные столкновения на своем пути, они сталкиваются с атомами, ионами, молекулами, передавая им часть своей энергии. Энергия движущихся электронов, преодолевающих такое сопротивление, частично рассеивается в виде тепла, и проводник нагревается.

Эти столкновения служат сопротивлением движению электронов, потому свойство проводника препятствовать движению заряженных частиц и называют электрическим сопротивлением. При малом сопротивлении проводника проводник нагревается током слабо, при значительном — намного сильнее, и даже до бела, этот эффект применяется в нагревательных приборах и в лампах накаливания.

Единица изменения сопротивления — Ом. Сопротивление R = 1 Ом — это сопротивление такого проводника, при прохождении по которому постоянного тока в 1 ампер, разность потенциалов на концах проводника равна 1 вольту. Эталон сопротивления в 1 Ом — столб ртути высотой 1063 мм, сечением 1 кв.мм при температуре 0°С.

Поскольку проводникам характерно электрическое сопротивление, то можно сказать, что в какой-то степени проводник способен проводить электрический ток. В связи с этим введена величина, называемая проводимостью или электропроводностью. Электропроводность — это способность проводника проводить электрический ток, то есть величина, обратная электрическому сопротивлению.

Единица измерения электропроводности G (проводимости) — Сименс (См), и 1 См = 1/(1 Ом). G = 1/R.

Так как атомы различных веществ в разной степени препятствуют прохождению электрического тока, то и электрическое сопротивление у различных веществ разное. По этой причине введено понятие удельное электрическое сопротивление, величина которого «р» характеризует проводящие свойства того или иного вещества.

Удельное электрическое сопротивление измеряется в Ом*м, то есть сопротивление куба вещества с ребром в 1 метр. Таким же образом электропроводность вещества характеризуется удельной электропроводностью ?, измеряемой в См/м, то есть проводимость куба вещества с ребром в 1 метр.

Сегодня проводящие материалы в электротехнике используют в основном в виде лент, шин, проволок, с определенной площадью поперечного сечения и определенной длины, но не в виде метровых кубов. И для более удобных расчетов электрического сопротивления и электропроводности проводников конкретных размеров были введены более приемлемые единицы измерения как для удельного электрического сопротивления, так и для удельной электропроводности. Ом*мм2/м — для удельного сопротивления, и См*м/мм2 — для удельной электропроводности.

Теперь можно говорить, что удельное электрическое сопротивление и удельная электропроводность характеризуют проводящие свойства проводника площадью поперечного сечения в 1 кв.мм, длиной в 1 метр при температуре 20°C, это более удобно.

Лучшей электропроводностью обладают такие металлы как: золото, медь, серебро, хром, алюминий. Сталь и железо проводят ток хуже. Чистые металлы всегда обладают лучшей электропроводностью, чем их сплавы, поэтому чистая медь в электротехнике предпочтительней. Если нужно специально высокое сопротивление, то используют вольфрам, нихром, константан.

Зная величину удельного электрического сопротивления или удельной электропроводности, можно легко вычислить сопротивление или электропроводность конкретного проводника, изготовленного из данного материала, приняв в расчет длину l и площадь поперечного сечения S этого проводника.

Электропроводность и электрическое сопротивление всех материалов зависит от температуры , поскольку частота и амплитуда тепловых колебаний атомов кристаллической решетки с ростом температуры так же возрастает, соответственно возрастает и сопротивление электрическому току, потоку электронов.

При понижении температуры — наоборот, колебания атомов кристаллической решетки становятся меньше, сопротивление уменьшается (возрастает электропроводность). У одних веществ зависимость сопротивления от температуры выражена слабее, у других — сильнее. Например такие сплавы как константан, фехраль и манганин слабо меняют удельное сопротивление в определенном интервале температур, поэтому из них делают термостабильные резисторы.

Температурный коэффициент сопротивления ? позволяет вычислить для конкретного материала приращение его сопротивления при определенной температуре, и численно характеризует относительное приращение сопротивления при увеличении температуры на 1 °С.

Зная температурный коэффициент сопротивления и приращение температуры, можно легко вычислить удельное сопротивление вещества при заданной температуре.

Надеемся, что наша статья была для вас полезной, и теперь вы легко сможете вычислить сопротивление и проводимость любого провода при любой температуре.

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети: