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導體

導體,(conductor),是指電阻率很小且易於傳導電流物質。導體中存在大量可自由移動的帶電粒子稱為載流子。在外電場作用下,載流子作定向運動,形成明顯的電流。

金屬是最常見的一類導體。金屬原子最外層的價電子很容易掙脫原子核的束縛,而成為自由電子,留下的正離子(原子實)形成規則的點陣。金屬中自由電子的濃度很大,所以金屬導體的電導率通常比其他導體材料的大。金屬導體的電阻率一般隨溫度降低而減小。在極低溫度下,某些金屬與合金電阻率將消失而轉化為"超導體"。[1]

基本信息

中文名稱 :導體  

特點電阻率很小且易於傳導電流

外文名稱 :conductor  

適用學科範圍電磁學科學,電學

金屬導體

金屬是最常見的一類導體。金屬中的原子核和內層電子構成原子實,規則地排列成點陣,而外層的價電子容易掙脫原子核的束縛而成為自由電子,它們構成導電的載流子。

金屬中自由電子的濃度很大,每立方厘米約10個,因此金屬導體的電阻率很小,電導率很大。金屬的電阻率為10-10歐·米,一般隨溫度降低而減小。金屬導電過程中不引起化學反應,也沒有顯著的物質轉移,稱為第一類導體。[2]

液體導體

電解質溶液或稱為電解液的熔融電解質也是導體,其載流子是正負離子。實驗發現,大部分純液體雖然也能離解,但離解程度很小,因而不是導體。如純水的電阻率高達10歐·米,比金屬的電阻率大10-10倍。但如果在純水中加入一點電解質,離子濃度大為增加,使電阻率大為降低,成為導體。 [3] 電解液的電阻率比金屬的大得多,這是因為電解液中的載流子濃度比金屬小得多,而且離子與周圍介質的作用力較大,使它在外電場中的遷移率也要小得多。電解液在通電過程中伴隨有化學變化,且有物質的轉移,稱為第二類導體。它常應用於電化學工業,如電解提純、電鍍等。而把導電過程中不引起化學變化,也沒有顯著物質轉移的導體,如金屬,稱為"第一類導體"。[4]

氣體導體

電離氣體也能導電(氣體導電),其中的載流子電子和正負離子。通常情形下,氣體是良好的絕緣體。如果藉助於外界原因,如加熱或用X射線γ射線紫外線照射,可使氣體分子離解,因而電離的氣體便成為導體。

電離氣體的導電性與外加電壓有很大關係,且常伴有發聲、發光等物理過程。電離氣體常應用於電光源製造工業。氣體由於外界電離劑作用下的導電稱為氣體的非自持放電。隨着外加電壓增大,電流亦增大,電壓增大到一定值時非自持放電達到飽和,繼續再增加電壓到某一定值後電流突然急劇增加,這時即使撤去電離劑,仍能維持導電,氣體就由非自持放電過渡到自持放電。

氣體自持放電的特性取決於氣體的種類、壓強、電極材料、電極形狀、電極溫度、兩極間距離等多種因素。條件不同,自持放電採取不同的形式,有輝光放電弧光放電電暈放電等。氣體的非自持放電和自持放電有許多實際應用。

超導體

指導電材料在溫度接近絕對零度的時候,物體分子熱運動下材料的電阻趨近於0的性質。"超導體"是指能進行超導傳輸的導電材料。

零電阻:超導材料處於超導態時電阻為零,能夠無損耗地傳輸電能。如果用磁場在超導環中引發感應電流,這一電流可以毫不衰減地維持下去。這種"持續電流"已多次在實驗中觀察到。

抗磁性:超導材料處於超導態時,只要外加磁場不超過一定值,磁力線不能透入,超導材料內的磁場恆為零。

臨界溫度;外磁場為零時超導材料由正常態轉變為超導態(或相反)的溫度,以Tc表示。Tc值因材料不同而異。已測得超導材料的最低Tc是,為0.012K。到1987年,臨界溫度最高值已提高到100K左右。[5]

導體材料

金屬材料

導電材料是用以傳遞電流而又沒有或很小電能損失的材料,主要以電線、電纜為代表。隨着電子工業的發展,傳送弱電流的導電塗料、膠粘劑和透明導電材料等的應用也十分廣泛。導電材料的基本性質以電阻率表徵。

電線、電纜所用材料主要是及其合金。銅作為導電材料大都是電解銅,含銅量為99.97%一99.98%,含有少量金屬雜質和氧,其中的雜質會降低電導率,銅中含有氧也使產品性能大大下降。一種無氧銅性能穩定、抗腐蝕、延展性好、抗疲勞,可拉成很細的絲,適合於做海底同軸電纜的外部軟線,也可用於太陽能電池。

導線與銅導線相比,電導率低,但其質量輕,相對密度只有銅的1/3,這是鋁導線的一大優點。主要用作送電線和配電線。對於160kV以上的高壓電線,往往用鋼絲增強的鋁電纜或鋁合金線。  

電阻元件

電力、電子工業方面應用的電阻元件,其阻抗性質大都是歐姆型的(純電阻)。電子方面要求的電阻值範圍在103Ω—108Ω之間,要求用於製作電阻的材料電阻率ρ<10-6Ω·m,做成的電子元件的電阻值穩定,溫度係數小。還有的電阻元件是用於做電熱元件或發光元件。

用來做電阻的金屬材料有電子線路應用的精密電阻合金,如錳-銅合金銅-鎳合金。後者的電阻溫度係數最小。這類合金的最終熱處理是均勻退火,尤其在做成成品以後,還要進行一次低溫長時間退火,以保證電學性能穩定。用來做發熱元件的金屬材料是鎳-鉻合金鐵-鉻-鋁合金

固體電解質

根據物質在溶解熔融狀態下是否導電,人們將其分為電解質和非電解質兩大類。如(NaCl)就是典型的電解質,糖就是非電解質。但在20世紀60年代初,人們發現還有些物質在低於熔點溫度下的固體狀態,也有高的離子導電特性,這類物質就叫做固體電解質。

固體電解質導電的本質在於內部帶電氧離子的運動。晶格結構不同,離子排列方式不同,對離子的活動能力有很大影響。另外,如果晶格完美無缺,離子運動也較困難,若通過摻雜的方法產生大量缺陷就能提高電導率

固體電解質在高技術中有重要作用,如氧化鋯陶瓷固體電解質就是燃料電池心臟;還可以做磁流體發電機的電極材料;電解水制氫中的隔膜採用的也是固體電解質,它還可以用來製成氧敏元件,廣泛用於汽車尾氣檢測、金屬冶煉過程中氧的在線分析等。

導電高分子材料與電子漿料

高分子材料屬於共價鍵結合的大分子鏈結構,電子被緊緊束縛,屬於絕緣材料。隨着科學技術的發展,人們採用多種技術使某些高分子材料也具有了導電性。可以將高分子導電材料分為3類:抗靜電錶面活性劑、導電材料(、金屬粉)與高分子材料複合、結構型導電高分子材料。另外,由於電子技術的特殊要求,電子漿料也成為一種重要的新型材料。

相關視頻

1、檢測物體是導體還是絕緣體

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2、導體與絕緣體 科教版(1)小學四年級科學優質課

導體與絕緣體 科教版(1)小學四年級科學優質課

參考來源

  1. 導體,360搜索網,2015.03.10
  2. 導體,360搜索網
  3. 導體的分類,百度網
  4. 導體,360搜索網
  5. 超導體的分類和特性,道客巴巴網