铜是人类最早使用的金属之一。纯铜是柔软的金属,表面刚切开时为红橙色带金属光泽,单质呈紫红色。延展性好,导热性和导电性高,因此在电缆和电气、电子元件是最常用的材料,也可用作建筑材料,可以组成众多种合金。铜合金机械性能优异,电阻率很低,电导率高,其中最重要的数青铜和黄铜。此外,铜也是耐用的金属,可以多次回收而无损其机械性能。
1、黄铜
黄铜是铜与锌的合金,因色黄而得名。黄铜的机械性能和耐磨性能都很好,可用于制造精密仪器、船舶的零件、枪炮的弹壳等。黄铜敲起来声音好听,因此锣、钹、铃、号等乐器都是用黄铜制做的。
2、航海黄铜
铜与锌、锡的合金,抗海水侵蚀,可用来制作船的零件、平衡器。
3、青铜
铜与锡的合金叫青铜,因色青而得名。在古代为常用合金(如中国的青铜时代)。青铜一般具有较好的耐腐蚀性、耐磨性、铸造性和优良的机械性能。用于制造精密轴承、高压轴承、船舶上抗海水腐蚀的机械零件以及各种板材、管材、棒材等。青铜还有一个反常的特性——“热缩冷胀”,用来铸造塑像,冷却后膨胀,可以使眉目更清楚。
4、磷青铜
铜与锡、磷的合金,坚硬,可制弹簧。
5、白铜
白铜是铜与镍的合金,其色泽和银一样,银光闪闪,不易生銹。常用于制造硬币、电器、仪表和装饰品。
6、紫铜
紫铜又名红铜就是铜单质,因其颜色为紫红色而得名。各种性质见铜。紫铜是工业纯铜,其熔点为1083℃,无同素异构转变,相对密度为8.9,为镁的五倍。同体积的质量比普通钢重约15%。
紫铜因其具有玫瑰红色,表面形成氧化膜后呈紫色,故一般称为紫铜。它是含有一定氧的铜,因而又称含氧铜。
各种材料电阻率(Ω m)
(1)银1.65 ×10-8
(2)铜1.75 ×10-8
(3)金2.40×10-8
(4)铝2.83 ×10-8
(5钨5.48 ×10-8
(6)铁9.78 ×10-8
(7)铂2.22 ×10-7
(8)锰铜4.4 ×10-7
(9)汞9.6 ×10-7
(10)康铜5.0 ×10-7
(11)镍铬合金1.0 ×10-6
(12)铁铬铝合金1.4 ×10-6
(13) 铝镍铁合金1.6 ×10-6
电阻率和电导率是倒数的关系,你问铜的电导率应该是5.7*10 +7(7次)S/M(单位)
从原子结构的角度上分析一下
电导率是指在介质中该量与电场强度之积等于传导电流密度。
对于大部分材料而言,电流来自于自由电子的运动,它们在外电场作用下而被加速运动。这些自由电子的数目取决于材料的电子能带结构。从一个能带的满态所激发到费米能以上的空态的电子称为自由电子。在金属中,激发自由电子所需的能量较小,因此在金属中可产生大量的自由电子。
量子力学理论表明,由 N 个原子组成的固体,每个能带含有 N 个分裂的能级,而每个能级可以容纳具有相反自旋方向的两个电子,也就是每个能带最多可容纳 2N 个电子。
材料的电导率正比于占据费米能级的电子数。分析铜和铝的元素结构可以得知铜元素占据费米能级的电子数更多,在电子最高能量处态密度更大(简单的说,即铜原子最外层电子比较多,而离原子核越远的电子,携带的能量越大),电导率就比较大。
(费米能:从无粒子系统开始,将粒子逐个填入现有而未被占据的最低能量的量子态,直到所有粒子全部填完。此时,系统的费米能就是最高占据分子轨道的能量)
简单的用中学化学课本里的知识解释就是:“原子核对电子的吸引力越强,越不容易丢失电子,导电性能越差。”
以数据说明问题:铜的电导率:1.7×10-8的倒数 铝的电导率:2.9×10-8的倒数
(1)温度:电导率与温度具有很大相关性。铜的电导率随着温度的增高而降低。在一段温度值域内,电导率可以被近似为与温度成正比。为了要比较物质在不同温度状况的电导率,必须设定一个共同的参考温度。电导率与温度的相关性,时常可以表达为,电导率对上温度线图的斜率。
(2)掺杂程度:固态半导体的掺杂程度会造成电导率很大的变化。增加掺杂程度会造成高电导率。
(3)各向异性:有些物质会有异向性 (anisotropic) 的电导率,需用 3 X 3 矩阵来表达(使用数学术语,第二阶张量,通常是对称的)