Cobre: conductividad, propiedades, características y aplicaciones

En muchas ramas de la industria moderna es un material muy utilizado ampliamente como el cobre. La conductividad eléctrica de este metal es muy alta. Esto explica la viabilidad de su aplicación principalmente en la ingeniería eléctrica. Los conductores de cobre se obtienen con un rendimiento excelente. Por supuesto, este metal se utiliza no sólo en ingeniería eléctrica, sino también en otras industrias. Debido a su relevancia incluyendo sus cualidades tales como resistencia a la destrucción corrosiva en algunos ambientes corrosivos, refractariedad, plasticidad, etc.

información histórica

El cobre es un metal conocido por el hombre desde la antigüedad. En él se explica la introducción temprana de las personas con estos materiales, principalmente su prevalencia en la naturaleza en forma de pepitas. Muchos científicos creen que fue el primer metal de cobre recuperado de la persona de compuestos oxigenados. Una vez que las rocas justo calentadas en el fuego y se enfría rápidamente, causando que se agrieten. Más tarde la recuperación de cobre comenzó a producir en la estaca con la adición de carbón y los fuelles de soplado. Mejora de este proceso finalmente llevó a la creación del horno de cuba. Aún más tarde, el metal comenzó a recibir mediante la oxidación de minerales de fundición.

Cobre: material de conductividad

En el estado de reposo, todos los electrones libres de metal alrededor del núcleo. Cuando una fuente externa de exposición están dispuestos en una secuencia y se convierten en portadores de corriente. El grado de capacidad de metal que pase a través de él la última llamada conductividad. La unidad de medida en su SI Siemens Internacional se define como 1 cm = 1 ohm ^-1.

La conductividad del cobre es muy alta. De acuerdo con este indicador, que supera todos los metales básicos conocidos hoy en día. Mejor que la corriente pasa únicamente la plata. cobre Indicador de conductividad es 57h104 ^cm-1 a una temperatura de 20 ° C. Gracias a esta su propiedad este metal es actualmente el más común de todos los conductores utilizados en usos industriales y domésticos.

cobre fino soportar la carga eléctrica constante y también es fiable y duradero. Además, este metal se caracteriza por un alto punto de fusión y (1083,4 ° C). Esto, a su vez, permite que el cobre por un largo tiempo para trabajar en un estado calentado. Como el conductor de corriente prevalencia como aluminio sólo puede competir con el metal.

El efecto de las impurezas de la conductividad del cobre

Por supuesto, en nuestro tiempo para la fundición del metal rojo se utilizan técnicas mucho más sofisticadas que en los tiempos antiguos. Sin embargo, aún hoy en día se ponen muy Cu puro es casi imposible. El cobre está siempre presente todo tipo de impureza. Puede ser, por ejemplo, silicio, hierro o berilio. Mientras tanto, los más impurezas en el cobre, el menos su componente eléctrico. Para la fabricación de cables, por ejemplo, es adecuado sólo lo suficientemente puro metal. De acuerdo a las especificaciones, para este propósito se puede utilizar con la cantidad de impurezas de cobre no superior a 0,1%.

Muy a menudo en este metal que contiene un cierto porcentaje de azufre, arsénico y antimonio. La primera sustancia reduce significativamente la ductilidad del material. La conductividad de cobre y azufre varía en gran medida. Esta mezcla no conduce corriente. Ese es un buen aislante. Sin embargo, la conductividad eléctrica del cobre de azufre no afecta a casi cualquier manera. Lo mismo se aplica a la conductividad térmica. Con antimonio y arsénico lo contrario es cierto. Estos elementos son capaces de reducir la conductividad eléctrica del cobre en gran medida.

aleaciones

Todas las clases de aditivos se pueden utilizar especialmente para la mejora de la resistencia de un material plástico tal como el cobre. Su conductividad eléctrica, sino que también reducen. Pero su uso se puede extender significativamente la vida de todo tipo de productos.

En la mayoría de los casos, ya que el aditivo utilizado cobre reforzante de la resistencia Cd (0,9%). El resultado es un bronce cadmio. Su conductividad es 90% de la conductividad del cobre. A veces, en lugar de cadmio como aditivos se utilizan como aluminio. La conductividad de este metal es 65% de la misma figura de cobre. Para aumentar la resistencia de los alambres en forma de aditivos que pueden utilizarse, y otros materiales y sustancias – estaño, fósforo, cromo, berilio. El resultado es un bronce de una determinada marca. Un compuesto de cobre con zinc llamado latón.

características aleaciones

Depender de metal conductividad eléctrica puede no sólo del número de impurezas en ellos, pero también en otros indicadores. Por ejemplo con el aumento de cobre capacidad temperatura de calentamiento corriente que fluye a través de él disminuye. Influye en la conductividad de un alambre incluso su procedimiento de fabricación. En el hogar y en la industria se pueden utilizar como hilos de cobre recocido blando y duro dibujado. En la primera variante de la capacidad de pasar a través del mismo por encima de la actual.

Sin embargo, el efecto más significativo, por supuesto, utilizar aditivos y su cantidad de la conductividad eléctrica del cobre. La siguiente tabla presenta al lector información detallada acerca de la capacidad de la corriente pase aleaciones más comunes del metal.

La conductividad eléctrica de latón y cobre comparable. Sin embargo, la primera figura de metal, por supuesto, un poco más bajo. Pero él y superior a la de bronce. Como alambre de latón se utiliza bastante ampliamente. Corriente que pasa a menos de cobre, pero al mismo y cuesta menos. Lo más a menudo de latón contactos de cierre, abrazaderas y varias partes para radios.

Las aleaciones de cobre de alta resistencia

Estos materiales conductores se utilizan principalmente en la fabricación de resistores, reóstatos, instrumentos eléctricos y dispositivos. Lo más a menudo utilizado para este propósito aleaciones de cobre constantán y manganina. La resistividad de la primera (86% de Cu, 12% de Mn, 2% de Ni) es 0,42 a 0,48 micromhos / m, y la segunda (60% de Cu, 40% Ni) – 0.48-0.52 micromhos / m.

La comunicación con el coeficiente de conductividad térmica

La conductividad del cobre – 59,5 millones / m. Esta cifra, como ya se mencionó, es correcta, pero sólo a una temperatura entre 20 ^° C la conductividad térmica de cualquier metal, y no es un enlace conductividad. Establece su ley de Wiedemann – Franz. Se realiza para metales a altas temperaturas y se expresa en la siguiente fórmula: K / γ = π ^2/3 (k / e) ² T, donde y – la conductividad, k – constante, e de Boltzmann – carga elemental.

Por supuesto, existe tal conexión y un metal tal como cobre. conductividad térmica y eléctrica tiene un nivel muy alto. En el segundo lugar después de que es de plata en ambos indicadores.

El compuesto de hilos de cobre y aluminio

En los últimos años en los hogares y la industria comenzó a ser utilizado cada vez más alto de energía eléctrica. Durante la época soviética, el cableado se hace sobre todo a partir de aluminio barato. Los nuevos requisitos de su rendimiento, por desgracia, ya no se encuentran. Hoy en día, por lo tanto, en el hogar y en la industria se cambian a menudo de cobre alambre de aluminio. La principal ventaja de este último, además de la refractariedad, es que en el proceso oxidativo de sus propiedades conductoras no se reducen.

A menudo, la modernización de cables de electricidad, aluminio y cobre tiene que estar conectado. Hacer esto no lo hará directamente. En realidad, la conductividad del aluminio y el cobre no difiere demasiado. Pero sólo dentro de estos metales. Oxidar la película de aluminio y cobre tener diferentes propiedades. Debido a esto, la conductividad se reduce significativamente en la conexión. película oxidativa de aluminio se diferencia de resistencia mucho mayor que el cobre. Por lo tanto, la combinación de estos dos tipos de conductores debe realizarse exclusivamente a través de un adaptador especial. Puede ser, por ejemplo, clip, pasta que contiene la protección de los metales que se produzcan óxido. Esta forma de realización se utiliza normalmente con los adaptadores de conexión de cables en las calles. En las salas de uso frecuente compresión de conexiones. Su diseño incluye una placa especial que elimina el contacto directo entre el aluminio y el cobre. En ausencia de tales conductores en el entorno doméstico, en lugar de cables de torsión recomendado a utilizar directamente la arandela y la tuerca a un "puente" intermedio.

propiedades físicas

Por lo tanto, nos encontramos con lo que la conductividad eléctrica del cobre. Esta cifra puede variar dependiendo de la composición de las impurezas metálicas. Sin embargo, la demanda de cobre en la industria se determina y sus otras propiedades físicas ventajosas, para recibir información sobre la que es posible a partir de la siguiente tabla.

propiedades químicas

De acuerdo con tales características de cobre, la conductividad eléctrica y la conductividad térmica que es muy alta y es intermedio entre los elementos del primer grupo tríada VIII, y el primer grupo alcalino de la tabla periódica. Por sus propiedades químicas básicas incluir:

• tendencia a formar complejos;

• capacidad de producir compuestos coloreados y sulfuros insolubles.

Lo más característico para el cobre es el estado divalente. Semejanzas con metales alcalinos que no tiene prácticamente ninguna. Su reactividad es también baja. En presencia de CO ₂ o la película de agua formada carbonato verde en la superficie de cobre. Todas las sales de cobre son sustancias venenosas. El mono- y divalente estado, el metal forma una muy estables compuestos complejos. El valor más alto para la industria son amoníaco.

Ámbito de uso

La alta conductividad térmica y eléctrica del cobre determina su amplia aplicación en varias industrias. Por supuesto, la mayor parte del metal se utiliza en la ingeniería eléctrica. Sin embargo, esta no es la única área de su aplicación. Además, el cobre se puede utilizar:

• en joyería;

• en la arquitectura;

• cuando la construcción de sistemas de agua y de calefacción;

• en tuberías de gas.

Para producir diferentes tipos de joyas usadas principalmente aleación de cobre con oro. Esto aumenta la resistencia a la deformación de los ornamentos y la abrasión. La arquitectura se puede utilizar para el revestimiento de cobre de tejados y fachadas. La principal ventaja de un acabado de este tipo es duradera. Por ejemplo, láminas de este metal particular techo revestido es un conocido monumentos arquitectónicos – la catedral católica en la ciudad alemana de Hildesheim. techo de cobre del edificio protege su espacio interno para casi 700 años.

servicios de ingeniería

Las principales ventajas de las tuberías de agua de cobre son también durabilidad y fiabilidad. Además, el metal es capaz de conectar propiedades únicas especiales de agua, lo que es útil para el organismo. Para montar tuberías y calentar el tubo de cobre también idealmente adecuado – principalmente debido a su resistencia a la corrosión y ductilidad. Cuando aumento de presión de emergencia tales líneas capaces de soportar la carga mucho mayor que el acero. El único inconveniente de los tubos de cobre es su elevado coste.