Ang electrical conductivity ay isa sa mga pangunahing katangian ng mga materyales at gumaganap ng isang mahalagang papel sa maraming pang-industriya at siyentipikong aplikasyon. Mula sa paghahatid ng enerhiya sa mga de-koryenteng kable hanggang sa pagsusuri ng mga lupa at tubig, ang pag-unawa sa konseptong ito ay napakahalaga sa larangan ng pisika at inhinyero.
Sa artikulong ito ay susuriin natin kung ano ang electric conductivity, anong mga salik ang nakakaimpluwensya dito at kung paano ito nag-iiba sa iba't ibang materyales gaya ng mga metal, tubig at lupa. Kung naisip mo na kung bakit ang ilang mga materyales ay nagsasagawa ng kuryente nang mas mahusay kaysa sa iba, makikita mo ang mga sagot dito.
Ano ang electrical conductivity?
La electric conductivity Ito ay ang kapasidad ng isang materyal upang payagan ang pagpasa ng electric current sa pamamagitan nito. Ito ay sinusukat sa siemens bawat metro (S/m) at ang simbolo nito ay ang Greek letter sigma (σ).
Ang ari-arian na ito ay direktang nauugnay sa atomic at molekular na istraktura ng materyal. Sa mga metalHalimbawa, ang mga electron ay madaling gumalaw, kaya pinapayagan ang daloy ng kuryente. Ang mga insulator, sa kabilang banda, ay may mga electron na mahigpit na nakagapos sa kanilang mga atomo, na pumipigil sa pagpasa ng kasalukuyang.
La Ang kondaktibiti ay ang kabaligtaran ng resistivity. Iyon ay, mas mataas ang halaga ng kondaktibiti, mas mababa ang paglaban ng materyal sa daloy ng kuryente. Ang mathematical formula na nag-uugnay sa mga konseptong ito ay:
σ = J / E
Saan:
- σ ay ang electrical conductivity.
- Ang J ay ang kasalukuyang density.
- Ang E ay ang inilapat na electric field.
Mga salik na nakakaimpluwensya sa electrical conductivity
Mayroong ilang mga kadahilanan na maaaring makaapekto sa electric conductivity ng isang materyal:
Temperatura
La temperatura ay may makabuluhang epekto sa kondaktibiti. Sa mga metal, ang pagtaas ng temperatura ay nagdudulot ng mas malaking vibration ng mga atomo, na humahadlang sa paggalaw ng mga electron at nagpapababa ng conductivity. Sa kabaligtaran, sa semiconductorsHabang tumataas ang temperatura, mas maraming mga electron ang nakakakuha ng enerhiya at maaaring magsagawa ng kuryente nang mas madali.
Mga impurities at kemikal na komposisyon
La pagkakaroon ng mga impurities maaaring baguhin ang conductivity. Halimbawa, ang purong tanso ay isang mahusay na konduktor, ngunit kung ito ay halo-halong sa iba pang mga elemento, ang kakayahang magpadala ng kuryente ay bumababa.
Sa mga likidong solusyon, ang kondaktibiti ay depende sa dami ng mga dissolved ions. Ang tubig na may mataas na nilalaman ng asin ay magiging mas conductive kaysa sa distilled water.
Materyal na istraktura
Mga materyales na may a organisadong kristal na istraktura Karaniwang mayroon silang mas mahusay na mga katangian ng conductive. Sa mga metal Tulad ng tanso at pilak, ang mga electron ay maaaring malayang gumagalaw sa pamamagitan ng atomic na istraktura, na nagpapadali sa daloy ng kuryente.
Electrical conductivity sa iba't ibang mga materyales
Conductivity sa mga metal
Los Ang mga metal ay ang pinakamahusay na mga konduktor ng kuryente dahil sa kanya estraktura ng mga atom, na nagpapahintulot sa malayang paggalaw ng mga electron. Kabilang sa mga pinaka-conductive na metal na nakikita namin:
- Silver: Ito ang pinakamahusay na konduktor, kahit na ang mataas na gastos ay nililimitahan ang paggamit nito.
- Copper: Ito ay malawakang ginagamit sa mga de-koryenteng kable at circuit.
- ginto: Ito ay may magandang kondaktibiti at lumalaban sa kaagnasan.
- Aluminum: Ito ay mas magaan kaysa sa tanso at ginagamit sa ilang mga electrical application.
Ang kondaktibiti ng tubig
Ang dalisay na tubig, tulad ng distilled water, ay isang mahinang konduktor ng kuryente dahil wala itong charge-carrying ions. Gayunpaman, kapag sila ay natunaw benta at mga mineral sa tubig, ang mga sisingilin na ion ay nabuo na nagpapahintulot sa pagpasa ng electric current.
El tubig alat, halimbawa, ay may a mas mataas na conductivity kaysa sa sariwang tubig, dahil naglalaman ito ng mas mataas na konsentrasyon ng mga ion.
Ang kondaktibiti ng lupa
La lupa electrical conductivity Ito ay higit na nakasalalay sa iyong kahalumigmigan at nilalaman ng asin. Kung mas mahalumigmig at mayaman sa asin ang lupa, mas mahusay itong magdadala ng kuryente.
Ang parameter na ito ay ginagamit sa agrikultura upang matukoy ang kaasinan ng lupa at suriin kung ito ay angkop para sa paglago ng pananim. Ang sobrang asin na mga lupa ay maaaring makaapekto sa pag-unlad ng halaman.
Relasyon sa pagitan ng electrical conductivity at resistance
Ang paglaban at kondaktibiti ay inversely na nauugnay. Ang paglaban ng isang materyal (R) Ito ay kinakalkula gamit ang sumusunod na formula:
R = ρ * (L/A)
Saan:
- ρ: Resistivity ng materyal.
- L: Haba ng konduktor.
- A: Cross section area.
Ang mga materyales na may mataas na resistivity, tulad ng salamin o plastik, ay may napakababang conductivity at ginagamit bilang mga insulator ng kuryente.
Mga aplikasyon ng electrical conductivity
Ang electrical conductivity ay may maraming aplikasyon sa iba't ibang larangan:
- Sa industriya ng elektrikal: Ito ay ginagamit sa disenyo ng mga cable at power transmission system.
- Sa kimika at biology: Ang conductivity ng mga solusyon ay sinusukat upang pag-aralan ang kanilang kemikal na komposisyon.
- Sa geology: Ang kondaktibiti ng mga lupa at tubig sa lupa ay pinag-aaralan.
- Sa siyentipikong pananaliksik: Ang mga pag-aaral ay isinasagawa sa mga bagong conductive at semiconductor na materyales.
Dahil sa malaking impluwensya ng electrical conductivity sa maraming larangan, ang pag-unawa sa mga pangunahing prinsipyo nito ay mahalaga, kapwa para sa pag-unlad ng teknolohiya at para sa pag-optimize ng mga prosesong pang-industriya at pang-agham.