Алюміній і мідь, матеріали провідники, що використовуються в електротехніці

Тема: використання міді та алюмінію в електриці, як матеріали провідники.

Про те, що такі метали як мідь і алюміній повсюдно використовуються в електриці і електроніці знають навіть ті, хто зовсім не пов'язаний з професією електрика. Чому застосовуються саме ці матеріали провідники електричного струму ми в даній статті і постараємося з'ясувати. І так, хоч в електриці, хоч в електроніці важливою властивістю провідника є саме його здатність якісно (з мінімальними втратами, а в ідеалі зовсім без втрат, і це вже відноситься до надпровідників) пропускати через себе електричні заряджені частинки, тобто електричний струм. Ось від цього і будемо відштовхуватися.

З усіх металів, що є в таблиці Менделєєва, найбільш відповідними властивостями для електрики мають саме мідь і алюміній і не тільки з точки зору електричної провідності. Адже у золота і срібла здатність пропускати через себе струм з мінімальними втратами вище, але вони і коштують набагато дорожче, що зовсім не вигідно економічно при виготовленні проводів, кабелів, контактів і т.д. До речі, у міді провідність краще, ніж у алюмінію і вона більш стійка до фізичних деформацій, але і вартість у неї вище. Саме з цього алюміній так само широко застосовується в електротехніці.

Алюміній і мідь далеко не однакові в своїх властивостях. Припустимо кількість алюмінію на землі набагато більше, ніж міді, і його видобуток і переробка обходиться дешевше. Але з електричної точки зору алюміній має наступні недоліки (в сравнинию з міддю) - найгірша провідність, що змушує робити електричні провідники великим перетином і розмірами, він більш крихкий, що не дозволяє або обмежує його використання в місцях, де є динамічні дії, він більш ковок (пластичний при впливі фізичного тиску), а це негативно впливає на місця електричних контактів (доводиться періодично підтягувати контакти), алюміній погано піддається пайку і т.д.

У міді майже все навпаки. Переваги - електрична провідність вище (головний показник), малої крихкість, що дозволяє робити багатожильні дроти з дуже малим перетином кожної окремої жили, а це дає можливість застосовувати їх там, де є необхідність багаторазово перегинати проводу та кабелю, мідь так само дуже добре піддається пайку , вона досить добре переносить як динамічний тиск (періодичність перевірки і затягування електричних контактів значно більше), так і температурні перепади (знову ж таки це актуально для електричних контактів) . Недоліком міді є її підвищена окислюваність в місцях з підвищеною вологістю, а також в агресивних середовищах.

Так, в основному в електриці і електроніці використовується мідь і алюміній, як основні матеріали провідники електричного струму, що мають найбільш підходящі характеристики і фізичні властивості. Їх широке застосування виправдане економічно і фізично. Хоча далеко не скрізь ці матеріали актуально використовувати. Все ж, наприклад, в сфері, де доводиться працювати зі змінними високочастотними струмами розумніше було б комбінувати властивості одних матеріалів з іншими. Для прикладу, в радіотехніці мідь покривається шаром срібла (оскільки високочастотний сигнал поширюється саме по поверхні провідника), що значно підвищує провідність, але при цьому використання дорогого металу знижує до мінімуму.

P.S. Відносно теми матеріалів міді і алюмінію варто додати ще пару слів. Можливо не всім відомо, що робити з'єднання міді і алюмінію один з одним не рекомендується. Це з часом призводить до значного погіршення електричного контакту в місці такого з'єднання. Причиною даного негативного явища є окислюваність в місці контактування міді і алюмінію. Що б цього не відбувалося потрібно розділяти ці два метали матеріалом з заліза (зробити з'єднання двох проводів з міді і алюмінію через болтове з'єднання, розділивши дроти залізної шайбою).