どうやって熱と電気の良い伝導体を作るのですか?

著者: Florence Bailey
作成日: 24 行進 2021
更新日: 20 11月 2024
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優れた熱伝導体は、容易に加熱し、遠くから熱を伝達する材料です。同様に、優れた電気伝導体は、その抵抗のために、熱によるエネルギーの損失が最小の距離で電流を運ぶ材料です。エネルギーをほとんど損失なく伝達することができる物質として、導体は工業および実験物理学において多くの用途を有する。


銅は電気の導体として広く使われています (Fotolia.comからのWitold Krasowskiによる銅ケーブル画像)

関係

一般に、優れた熱伝導体である材料は、優れた電気伝導体でもあります。この関係は特に金属に当てはまります。この場合、金属はWiedemann-Franzの法則として知られています。ただし、温度が高いほど、伝導する電気が少なくても、金属の熱伝導率が高くなるため、周囲温度条件での検証が容易になります。

材料

現在、ダイヤモンドとカーボンナノチューブは、それぞれ熱と電気の最も効率的な導体(超伝導体を除く)として知られています。しかしながら、剛性と高いコストのために、それらはアプリケーションにとって手ごろな選択肢ではない。金属は通常この目的に使用されます。銀と金は優秀な運転者です、しかしそれらはまた少し高価です。銅も同様の性能を示し、はるかに安く、そしてまた非常に延性があります。したがって、熱と電気の共通の導体を作る最善の選択肢は、銅線のコイルを拾い上げて所望の構成に取り付けることです。実行されるタスクの種類に基づいて、必要に応じて分離します。

超伝導体

まれな種類の材料は超伝導体として知られており、特定の非常に特定の条件下では完全な電気伝導体として機能します(ただし熱ではありません)。これらの材料は、(抵抗による)エネルギーの損失なしに無期限に電流を流すことができる。しかしながら、超伝導材料は、実験室の外で再現するには通常は低すぎる温度に冷却されたときにのみ、このように振る舞う。したがって、それらはホームプロジェクトにとって現実的な選択肢ではありません。