Физические свойства

Физические, химические, технологические свойства металлов

К физическим свойствам относят электрические, магнитные и тепловые свойства металлов. Данные свойства определяются строением металлов – наличием в них большого числа свободных электронов, обеспечивающих высокие электро- и теплопроводность металлов.

Электропроводность - способность металла проводить электрический ток.

Под действием внешнего электрического поля электроны перемещаются в веществе проводника и многократно соударяются с атомами кристаллической решетки, выделяя тепло. Материал проводника сопротивляется движению электронов.

Электрическое сопротивление проводника зависит от его размеров и свойств материала.

, где - удельное электрическое сопротивление материала.

[ρ] = Ом ·мм²/м.

ρ_{серебра} = 0,015 Ом ·мм²/м;

ρ_меди = 0,017 Ом ·мм²/м;

ρ_{нихрома} = 1,02 Ом ·мм²/м.

Низким удельным сопротивлением обладают проводниковые материалы, а высоким – диэлектрические.

Сопротивление проводника определяют косвенно методом ампер-вольтметра.

Закон Ома

Сопротивление можно напрямую измерить омметром или мультиметром.

С ростом температуры сопротивление металлического проводника увеличивается.

По магнитным свойствам металлы делятся на диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики.

У ферромагнетиков упорядоченная доменная структура элементарных магнитных моментов, у диамагнетиков и парамагнетиков – хаотичная.

Диамагнетики незначительно ослабляют внешнее магнитное поле. К диамагнетикам относят такие материалы как серебро, медь.

Магнитная проницаемость диамагнетиков:

.

Парамагнетики незначительно усиливают внешнее магнитное поле. К парамагнетикам относят такие материалы как золото.

Магнитная проницаемость диамагнетиков:

.

Ферромагнетики имеют большую магнитную проницаемость, , они значительно усиливают внешнее магнитное поле. Ферромагнетики намагничиваются до насыщения в сравнительно малых полях, кроме того они обладают остаточной намагниченностью, т.е. сохраняют магнитные свойства после снятия внешнего магнитного поля.

- магнитная индукция, силовая характеристика магнитного поля.

Петля гистерезиса.

- напряженность магнитного поля.

Различают магнитотвердые и магнитомягкие материалы. У магнитотвердых материалов площадь петли гистерезиса большая, они долго намагничиваются и размагничиваются. Такие материалы используют в качестве постоянных магнитов в различных измерительных приборах.

У магнитомягких материалов площадь петли гистерезиса маленькая, они быстро намагничиваются и размагничиваются. Такие материалы используют в качестве магнитных реле в различных коммутационных аппаратах.

Магнитные характеристики материалов устанавливают специальными методами - баллистическим, магнитометрическим и др.

Теплопроводность — способность металла с той или иной скоростью проводить теплоту при нагревании.

Тепловое расширение — способность металла увеличивать свой объем при нагревании.

Плотность – количество вещества, содержащегося в единице объема.

Плавление – способность металла переходить из кристаллического (твердого) состояния в жидкое с поглощением теплоты.