Materiale Conductoare

Mat. conduct. s/t mat. care se caracteriz. dpdv al conductibilităţii electrice prin valori tipice m/mari de 108 Sm (siemens).

Clasificarea poate fi făcută din m/multe pdv:

1. D/ă tipul purtătorilor mobili de sarcină c/e determ. conductib. electrică:

a) Mat. conduct. cu conductib. electronică – în a/te materiale conductib. electrică rezultă din deplas. electronilor de conducţie sub acţ. unui c. el.. Din a/tă categ. fac parte: metalele, grafitul, etc.;

b) Mat. conduct. cu conductib. ionică – în a/te materiale conductib. electrică e/e determ. de deplas. ionilor poz. şi neg.. Ca rezult. are loc schimbarea treptată a compoziţiei electroliţilor şi separarea produselor de electroliză. Conduct. ionice sau electroliţii s/t soluţiile acizilor hidraţilor şi ale sărurilor.

2. D/ă starea de agregare:

a) solide – s/t metalele;

b) lichide – s/t metalele topite şi diverşi electroliţi. Din metale lichide la t0 normală face parte mercurul, iar celelalte metale s/t lichide la t0-ri f.înalte ;

c) gazoase – în c.n. şi p/u val. mici ale c.el. gazele şi vaporii nu s/t conductoare, însă dacă val. c.el. depăşeşte o anumită limită gazele pot deveni conduct., avînd conductib. electrică şi ionică.

3. D/ă f-ţia pe care o pot îndepleni:

a) F-ţia de conductor al cur. el. – e/e determ. de rezistenţa mică al mat. la trecerea cur. prin el;

b) F-ţia de comerorare logică – e/e determ. de efectul Josephon, depend. rezist. volumetrice de intensit. c.mag. caracterizează starea de conductib. a mater. conductor.

c) F-ţia de traductor termoelectric – efect. termoel. caracterizează metalul şi e/e determ. de lucrul mecanic de extracţie a electronilor dintr-un corp met..

d) F-ţia de traductor mecano-electric – e/e determ. de depend. rezistiv. volumetrice a metalului de tens. mecanică.

Parametrii conductoarelor

Conduct. se caract. de următ. parametri:

• conductibilitatea specifică  şi rezistivitatea specifică 

• coef. termic de rezistivitate specifică CT

• coeficientul de conductibilitate termică T ;

• coeficientul termic de dilatare liniară T ;

• diferenţa de potenţial de contact şi forţa electromotoare termică;

• limita de rezistenţă la extindere ext ;

• dilatare relativă înainte de ruptură l/l.

Conductibilitatea specifică – la aplicarea unui c.el. exprimat în [V/m], apare o densit. de cur. exprim. în [A/m2] descrisă de legea lui Ohm.

Conf. teoriei electronice clasice conduct-l solid este un sist. compus din nodurile reţelei ionice cristaline în interiorul căruia se află gazul electronic din electronii liberi, colectivizaţi. Din fiecare atom al metalului în stare liberă trece unu sau doi electroni liberi, ceilalţi electroni ai atomului rămân legaţi de nucleu. Când un atom furnizează gazului electronic electronii săi de valenţă, el devine ion pozitiv localizat (legăturile energetice puternice cu atomii vecini nu-i permit să-şi părăsească poziţia) şi nu poate contribui la conducţia electrică. Rezultă că într-un metal purtăt-i mobili de sarcină sunt electronii de conducţie într-o concentraţie de acela-şi ordin de mărime cu concentraţia volumetrică de atomi (1022 cm-3). Într-un metal aflat la echilibru termodinamic cu exteriorul, electronii de conducţie care aparţin gazului electronic se află în mişcare de agitaţie termică dezordonată (fig.1,a).

Prin aplicarea unui câmp electric E, peste mişcarea termică pasivă a electronilor de conducţie se suprapune o mişcare efectivă uniform accelerată, rezultând un flux dirijat de purtători. Viteza cu care se deplasează electronii de conducţie se numeşte viteză de drift, Vn şi este proporţională cu intensitatea câmpului electric:

Factorul n se numeşte coeficient de mobilitate al electronilor de conducţie şi caracterizează agilitatea cu care electronii se strecoară printre nodurile reţelei cristaline în cadrul mişcării dirijate indusă de câmpul E. Pentru a determina expresia lui n, se consideră o reţea metalică în care atomii consideraţi identici ocupă poziţii spaţiale bine stabili, situându-se la distanţe egale lm unii de alţii pe direcţia câmpului electric constant aplicat E. Asupra unui electron de conducţie, aflat în interiorul reţelei, se exercită o forţă electrostatică Fe (datorită câmpului E), electronul căpătând o acceleraţie constantă a: