Меню

Графит проводит электрический ток потому что

Графит проводит электрический ток потому что

Объяснение:

Через стержень пошел ток. Графит проводит электрический ток, но его сопротивление достаточно велико (в 100 раз больше чем у вольфрама, который используют в обычных лампах накаливания).

Когда через проводник течет ток, он нагревается, и количество теплоты который он выделяет выражается формулой:

Где U – напряжение на концах проводника, а R – его сопротивление. Выделяемая теплота пропорциональна квадрату напряжения, поэтому чем большее напряжение мы подаем, тем сильнее будет нагреваться графит.

Почему же горячий графит светится?

Дело в том, что часть тепловой энергии переходит в энергию излучения (колебания электромагнитного поля). Если тело не сильно нагрето (

Но когда температура тела становится достаточной (начиная с 730°C) частота излучения переходит в область видимого света – сначала появляется красное свечение, потом оно становится оранжевым, при нагреве до 6000°C свечение становится белым (отсюда выражения «довести до белого каления»).

Поэтому графит нагретый до 730°C отдает часть своей тепловой энергии электромагнитному полю, в виде волн, которые мы видим как красное излучение.

То же самое происходит с вольфрамовой нитью накала внутри лампочки (только изнутри откачивают воздух, чтобы нить не сгорала как наш графит в опыте).

Источник

Свойства графита в электротехнике

В этой статье я расскажу про то, чем мы все пользуемся почти каждый день. Это обычный КАРАНДАШ, если быть точнее это ГРАФИТ.

Свойство графита проводить электрический ток используется давно, например, в электродвигателях используются графитовые щетки. Грифель современного карандаша имеет малое сопротивление и через него может проходить ток достаточный для свечения лампочки.

СОВЕТ НАЧИНАЮЩИМ РАДИОЛЮБИТЕЛЯМ: Крайне НЕ рекомендуется ковыряться карандашом в розетке, надеясь на диэлектрические свойства дерево.

Простейший резистор можно изготовить самому. Возьмите бумагу и простой карандаш, желательно с мягким грифелем. Нарисуйте прямоугольник и равномерно закрасьте его карандашом — резистор готов. На рис. Внизу показан такой резистор и небольшой эксперимент с измерением зависимости сопротивления графитового прямоугольника от его длины.

При помощи карандаша можно ремонтировать графитовые реостаты – достаточно натереть износившуюся графитовую полоску, по которой скользит ползунок, простым карандашом. Кстати реостат B50K тоже графитовый.

Всем спасибо! С вами был: Эксцентриситет012

Усилитель мощности звука на транзисторах, из радиоконструктора DJ200. Проверка работы схемы.

Самодельная полка-кассетница для хранения мелких деталей и других электрических компонентов.

Подключение и испытание усилительного модуля на транзисторах КТ835 от электрофона «Россия 321 Стерео».

Источник



Графит и его применение в электротехнике

Название «графит» происходит от греческого слова «графо» — писать. Данный минерал представляет собой одну из модификаций углерода, обладающую характерной слоистой структурой. Сохранились исторические свидетельства применения графита в древности в качестве красящего средства, — это глиняная посуда, датированная 40 веком до нашей эры, раскрашенная при помощи данного минерала.

Современное название графит получил в 1789 году от немецкого геолога и педагога Абраама Готлоба Вернера, который в числе прочего занимался изучением пластов осадочных пород, а также разработал шкалы для определения минералов по внешним признакам.

Читайте также:  Ток видимый глазу 5 букв

Графит в электротехнике

В природе графит образуется на небольшой глубине, благодаря метаморфизму горных пород, содержащих в составе органические остатки. По физико-химическим свойствам графит представляет собой кристаллическое тугоплавкое вещество, слегка жирное на ощупь, черного или серого цвета, с характерным металлическим блеском.

По сравнению с алмазом графит очень мягкий, благодаря слоистой структуре атомной решетки. Атомы углерода расположены в графите послойно, причем расстояние между слоями больше чем между атомами в одном слое, и электроны, которые связывают слои между собой, образуют сплошное электронное облако – вот почему графит является проводником тока и имеет характерный металлический блеск.

Графит и алмаз

При плотности от 2,08 до 2,23 г/см 3 , его удельное электрическое сопротивление при комнатной температуре в 765 раз выше чем у меди.

В отличие от алмаза, графит хорошо проводит как электричество, так и тепло. Мягкость графита (в смеси с каолином) применяется в карандашах. Если посмотреть на графит под микроскопом, легко заметить чешуйки, именно они остаются на бумаге формируя след, когда мы используем карандаш.

Графит под микроскопом

Физические и химические особенности графита открыли его широкое применение в различной электротехнике. Благодаря химической стойкости к агрессивным водным растворам, тугоплавкости и высокой электропроводности, из графита изготавливают электроды и нагревательные элементы разнообразного назначения. Например, при получении активных металлов с помощью электролиза, именно из графита делают электроды.

При получении алюминия, графит сам улетучивается из зоны реакции электролизера в составе углекислого газа, так что нет необходимости применять иные сложные меры по его утилизации.

Графитовые электроды электродуговой печи

Высокоомные токопроводящие клеи в качестве проводящего компонента содержат как раз графит. Ну и все, конечно, знают, что именно из графита делают различные контактные щетки и токосъемники электрического оборудования (коллекторные двигатели на электротранспорте и подъемных кранах, контакты токовых реостатов и т.п.), где необходим подвижный и в то же время надежный электрический контакт.

Графитовые щетки для электродвигателя

Но если мы сказали, что графит такой мягкий, как же из него тогда делают щетки коллекторных узлов, которые постоянно трутся о контактные пластины и кольца? Ведь очень часто графитовые щетки можно встретить в бытовых приборах: в миксере, электробритве, кофемолке, электродрели, болгарке и т. д. В чем же здесь секрет? Почему щетки мгновенно не изнашиваются подобно карандашу?

А суть в том, что щетки для электротехники изготавливают не из чистого графита, а из графита с добавлением связующего вещества, да еще и подвергают специальной обработке. Технология производства щеток достаточно сложна, она включает в себя процессы прессования и обжига, что делает щетки более прочными и износостойкими.

Так, на последнем этапе производства, электрографитовые щетки насыщают углеродом в печи при температуре в 2500 градусов! Металлографитовые щетки содержат порошки металлов и сажу.

Существуют твердые, средние и мягкие электрографитовые щетки. Мягкие щетки:

ЭГ-4 и ЭГ-71; ЭГ-14 — средние, универсальные;

ЭГ-8 и ЭГ-74 — твердые, они содержат в своем составе абразивный порошок.

Твердые щетки применяются в условиях высоких температур и затрудненной коммутации, так что входящий в состав щетки абразив придает щетке дополнительную чистящую функцию, когда щетка не только передает ток на коллектор, но и сразу чистит его от нагара.

Читайте также:  Мощность электрического тока потребляемая реостатом

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на нее в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не нашли, то что искали? Используйте форму поиска по сайту

Источник

Электропроводность графита и тонких углеродных плёнок.

Исследования монокристаллов графита обнаруживают сильную анизотропию его электропроводности: удельное сопротивление при прохождении тока поперёк атомных слоёв составляет около 3×10 -1 Ом×см, а вдоль атомных слоёв — 7×10 -5 Ом×см [3], т.е. удельная проводимость графита вдоль слоёв на четыре порядка лучше, чем поперёк слоёв.

Графит считается проводником – его проводимость всего на порядок хуже, чем у золота, серебра и меди. Но атомы в металлах упакованы весьма плотно, а в графите имеются огромные, по атомным меркам, промежутки между атомными слоями. Если допустить, что эти промежутки обусловлены ван-дер-ваальсовыми силами [1,2], то что мешает электронам двигаться в межслойных промежутках графита ещё свободнее, чем в металлах? Если же допустить, что атомные слои в графите держатся на p-связях (см., например, [3]), и что электронная проводимость графита обусловлена переходами p-электронов из одного атома в другой – то для таких переходов требовалось бы разрывать p-связи. Как ни слабы эти связи, а для их разрыва требовались бы напряжённости, превышающие некоторое пороговое значение – но, как и у металлов, у графита не наблюдается феномен пробивной напряжённости. В приложении к электропроводности графита, ничего не проясняет и зонная теория твёрдых тел [2] – которая, как обычно, лишь протоколирует значения подгоночных параметров, требуемые для согласия с экспериментом. Таким образом, мы не приходим к пониманию механизма электронной проводимости графита в рамках традиционных представлений.

Модель же электродинамического удерживания атомных слоёв в графите (см. выше) позволяет, на наш взгляд, внести некоторое понимание в этот вопрос. Свободные электроны не могут двигаться в межслойных промежутках графита «свободно», в соответствии с приложенной к образцу разностью потенциалов – поскольку свободные электроны испытывают там переменное поперечное электродинамическое воздействие из-за упорядоченных колебаний зарядовых разбалансов в атомных слоях. Свободный электрон, вошедший в межслойный промежуток графита, недолго останется свободным: он притянется к ближайшей свободной валентной связке «протон-электрон», у которой в тепловом бытии [5] находится протон, и будет велика вероятность того, что этот электрон включится в состав этой валентной связки – с освобождением электрона, бывшего в её составе прежде. Таким образом, продвижение «лишних» электронов в межслойных промежутках графита будет результатом «ротации кадров» между свободными и связанными электронами. Такая модель электронной проводимости в графите, аналогичная модели электронной проводимости в металлах [11], на наш взгляд, более реалистична, чем вышеназванные модели на основе традиционных подходов.

Интересно, что, согласно модели переходов p-электронов, продвижение электронов в графите происходило бы по атомным слоям, и на основе этой некорректной, на наш взгляд, модели был сделан вывод о том, что и одиночный углеродный атомный слой (графен) должен иметь высокую электропроводность – что открывало бы перспективы для использования графена в качестве проводника в устройствах наноэлектроники. Считается, что высокая электропроводность графена подтверждена на опыте – в пионерской статье [12] сообщается о наблюдении полевого эффекта в графене, т.е. управляемости тока, идущего сквозь образец, посредством изменения электрического потенциала подложки. Но, странным образом, авторы [12] умолчали о величинах токов, которые удавалось пропускать по их «тончайшим образцам, образованным всего одним, двумя или тремя атомными слоями». Тонкие углеродные плёнки, состоящие из нескольких атомных слоёв, могли бы, по-видимому, пропускать электроны по межслойным промежуткам – посредством «ротации кадров» свободных и связанных электронов, как описано выше. В одинарном же углеродном атомном слое крайне затруднён такой механизм электронной проводимости, особенно если свободные валентности, с обеих сторон этого слоя, химически загрязнены – а это неизбежно при отсутствии выполнения экзотических условий вроде сверхвысокого вакуума. Поэтому мы полагаем, что в одинарном углеродном атомном слое возможен перенос электричества лишь с помощью связанных зарядов, т.е. с помощью зарядовых разбалансов [11] – подвижки которых могут происходить со скоростью света, ведь переноса вещества при этом не происходит. Мы сильно подозреваем, что авторы [12] имели дело именно с подвижками зарядовых разбалансов в графене – а сделали выводы об аномально больших подвижностях и аномально малых эффективных массах свободных носителей зарядов. Поэтому, на наш взгляд, не вполне корректен вывод авторов [12] о том, что графен, т.е. одинарный слой атомов углерода, «способен выдерживать токи с плотностью >10 8 А/см 2 » — не следует думать, что этот вывод окажется справедлив для постоянного тока электронов.

Читайте также:  Чему равна полная мощность цепи при резонансе токов

Заключение.

Причину огромных, по атомным меркам, равновесных расстояний между атомными слоями в графите изящно объясняет вышеизложенная модель электродинамического удерживания. Эта модель построена на допущении о том, что каждая из двух сторон углеродного атомного слоя имеет «щетину» из свободных валентностей – чем во многом должны определяться химические и электрические свойства углеродных каркасов, в том числе нанотрубок, «матрёшек», «луковиц», и др.

Заметим, что модель электродинамического удерживания основана на концепции зарядовых разбалансов [7,5] – и, на наш взгляд, эта концепция в очередной раз подтвердила свою эвристическую силу.

1. Л.Полинг. Общая химия. «Мир», М., 1974.

2. А.Р.Уббелоде, Ф.А.Льюис. Графит и его кристаллические соединения. «Мир», М., 1965.

3. Химия и периодическая таблица. Под ред. К.Сайто. «Мир», М., 1982.

4. С.С.Бацанов. Структурная химия. Факты и зависимости. «Диалог МГУ», М., 1976.

5. А.А.Гришаев. Зарядовые разбалансы – отличительный признак валентных электронов.

6. А.А.Гришаев. Книга «Этот «цифровой» физический мир». 2010.

7. А.А.Гришаев. Зарядовые разбалансы в «нейтральных» атомах.

8. А.А.Гришаев. Новый взгляд на химическую связь и на парадоксы молекулярных спектров.

9. Ю.А.Дядин. Графит и его соединения включения. Веб-ресурс http://www.pereplet.ru/obrazovanie/stsoros/1092.html

10. Интеркаляция. Веб-ресурс http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2007/048.pdf

11. А.А.Гришаев. Металлы: нестационарные химические связи и два механизма переноса электричества.

Источник