 |
Свойства сверхпроводниковых материалов.
|
|
|
|
Понижение температуры способствует монотонному понижению электросопротивлений проводниковых материалов. Некоторые металлы и сплавы при температурах, близких к абсолютному нулю характеризуются резким падением электрического сопротивления до очень малых величин (почти до нуля).
Такое явление, т.е. наличие у вещества почти бесконечной удельной проводимости называно сверхпроводимостью.
Температура Ткр, при охлаждении до которой вещество переходит в сверхпроводящее состояние, называется температурой сверхпроводящего состояния (перехода).
А вещество, которое переходит в сверхпроводящее состояние сверхпроводником.
Переход металла в сверхпроводящее состояние связывает с фазовым превращением.
Новое фазовое состояние характеризуется тем, что свободные электроны перестают взаимодействовать с ионами кристаллической решетки и вступают во взаимодействуют друг с другом. В результате электроны с противоположными спинами образуют так называемые куперовские пары.
Результирующий спиновой момент в этом случае становится равным нулю. Такие пары электронов не способны выделять тепло, так как они не взаимодействуют с ионами кристаллической решетки, что не вызывает потерю тепла на …
Разъединение ассоциированных в куперовскую пару электронов при повышении температуры или магнитной индукции представляет нарушение сверхпроводимости и означает переход из сверхпроводящее состояние в нормальное.
В 1933 г. немецкие физики Майснер и Роберт Оксенфельд сделали значительное открытие. Они обнаружили, что сверхпроводники при переходе из нормального в сверхпроводящее состояние становятся идеальными диамагнетиками, т.е. магнитная проницаемость μ скачком падает от 1 до 0.
|
|
|
Если μ падает до 0, то материал становится непроницаемым для магнитных волн и внешнее магнитное поле не может проникать в сверхпроводящее тело.
В 1935 г. эффект был продемонстрирован …
…
Магнит опускают в чашу из материала сверхпров., то этот магнит отталкивается от чаши и остается в уравновешенном состоянии, висит в воздухе, не касаясь чаши. Аналогично можно заставить сверхпроводящее тело висеть под магнитом.
Описанный эффект уже с успехом используется … …
т.е. с использованием отталкивания вала от подшипника сверхскоростного железнодорожного транспорта. Большинство сверхпроводящих металлов имеют весьма низкую температуру перехода, поэтому устройства, которые используют.
…
При охлаждении жидким гелием, что очень сложно и дорого.
…
Наиболее высокую критическую температуру из известных проводников имеет ниобий (), а из сплавов: станнит ниобия (), а также материалы в системах ниобий - … где достигнута температура перехода 23 К выше, чем температура сжижения ниобия (20,3 К) …
Контактные материалы.
Электротехнические контакты подразделяются на следующие группы: неподвижные (зажимные и цельнометаллические), разрывные (реле, контакторы), подвижные (регуляторы и движки напряжений).
Зажимные контакты должны обладать малым электрическим сопротивлением и стабильностью значения сопротивления в течение большого периода времени.
Электрическое сопротивление зажимных контактов зависит от способности соединения образовывать контактные участки, наличие таких участков определяется контактным давлением и способностью материала к пластической деформации.
Поэтому для зажимных контактов применяют пластичные материалы с повышенным сопротивлением к окислению. К ним относятся серебро, олово, кадмий, цинк, медь, латунь, бронза.
Алюминиевые контакты сильно окисляются, что увеличивает их контактное сопротивление. Поэтому они в ответственных сборках не применяются. Из цельнометаллических контактов наибольшее значение получили паянные контакты.
|
|
|
2 вида припоя: мягкий и твердый.
Мягкие припои – легкоплавкие металлы и их сплавы с низкой температурой плавления (60 – 300˚С). Они жидко-текучи и обеспечивают плотное герметичное соединение.
Недостаток: обладают невысокой прочностью. К ним относятся сплавы олова и свинца.
ПОС54, ПОС62 – припой оловянно-свинцовый. Цифра – среднее содержание олова в %.
К твердым относятся материалы с температурой плавления более 550˚С.
Они обеспечивают бо’льшую прочность спая. К ним относятся медноцинковые припои.
ПМЦ68 ПМЦ54 ПМЦ36
содержание цинка в %.
Для соединений, работающих в условиях вибрации применяют медно-цинк-серебряные припои.
ПСР45 45% серебра.
При пайке применяют специальные вещества – флюсы, которые предназначены для удаления окислов с поверхности металлов. При пайке мягкими металлическими флюсами является канифоль или стеариновая кислота.
При пайке твердыми припоями применяются бура или боровая кислота.
Разрывные контакты.
При работе разрывных контактов возникают электрические разряды в форме искр или дуг, которые вызывают окисление или электрическую эрозию, которая связана с плавлением и распылением.
Поэтому материалы разрывных контактов должны обладать высокой электропроводностью, стойкостью к окислению, электрической эрозии и механическому износу.
Для маломощных контактов (менее 500 Вт) применяется серебро и его сплавы, а также сплавы платиновой группы (платина - Ir (иридий), платина – вольфрам, Ro (родий) – Os (ослий)).
Для мощных контактов применяется вольфрам, молибден, а также их сплавы с серебром и медью.
Скользящие контакты.
Для скользящих и подвижных контактов наибольшее распространение получили угольные материалы, твердотянутая медь и бронза.
Они отличаются высокой химической и механической стойкостью, прочностью, тепло- и электропроводностью.
|
|
|
