Malzemelerin elektronik iletkenliği. Çeşitli maddelerin elektriksel iletkenliği

Uzunluk ve mesafe dönüştürücü Kütle dönüştürücü Toplu ürünlerin ve gıda ürünlerinin hacim ölçüleri dönüştürücüsü Alan dönüştürücü Mutfak tariflerinde hacim ve ölçü birimleri dönüştürücüsü Sıcaklık dönüştürücü Basınç, mekanik stres, Young modülü dönüştürücüsü Enerji ve iş dönüştürücüsü Güç dönüştürücüsü Kuvvet dönüştürücüsü Zaman dönüştürücü Doğrusal hız dönüştürücü Düz açı dönüştürücü termal verim ve yakıt verimliliği Çeşitli sayı sistemlerindeki sayıların dönüştürücüsü Bilgi miktarı ölçüm birimlerinin dönüştürücüsü Döviz kurları Kadın giyim ve ayakkabı bedenleri Erkek giyim ve ayakkabı bedenleri Açısal hız ve dönüş frekans dönüştürücü İvme dönüştürücü Açısal ivme dönüştürücü Yoğunluk dönüştürücü Özgül hacim dönüştürücü Atalet momenti dönüştürücü Kuvvet momenti dönüştürücü Tork dönüştürücü Yanma dönüştürücünün özgül ısısı (kütlece) Enerji yoğunluğu ve yanmanın özgül ısısı dönüştürücü (hacimce) Sıcaklık farkı dönüştürücü Isıl genleşme dönüştürücünün katsayısı Isıl direnç dönüştürücü Termal iletkenlik dönüştürücü Spesifik ısı kapasitesi dönüştürücü Enerjiye maruz kalma ve termal radyasyon güç dönüştürücü Isı akısı yoğunluğu dönüştürücü Isı transfer katsayısı dönüştürücü Hacim akış hızı dönüştürücü Kütle akış hızı dönüştürücü Molar akış hızı dönüştürücü Kütle akış yoğunluğu dönüştürücü Molar konsantrasyon dönüştürücü Çözelti dönüştürücüdeki kütle konsantrasyonu Dinamik (mutlak) viskozite dönüştürücü Kinematik viskozite dönüştürücü Yüzey gerilimi dönüştürücü Buhar geçirgenliği dönüştürücü Su buharı akış yoğunluğu dönüştürücü Ses seviyesi dönüştürücü Mikrofon hassasiyeti dönüştürücü Dönüştürücü Ses Basıncı Seviyesi (SPL) Seçilebilir Referans Basıncına sahip Ses Basıncı Seviyesi Dönüştürücü Parlaklık Dönüştürücü Işık Yoğunluğu Dönüştürücü Aydınlık Dönüştürücü Bilgisayar Grafikleri Çözünürlük Dönüştürücü Frekans ve Dalgaboyu Dönüştürücü Diyoptri Gücü ve Odak Uzaklığı Diyoptri Gücü ve Mercek Büyütme (×) Dönüştürücü elektrik yükü Doğrusal yük yoğunluğu dönüştürücü Yüzey yük yoğunluğu dönüştürücü Hacim yük yoğunluğu dönüştürücü Elektrik akımı dönüştürücü Doğrusal akım yoğunluğu dönüştürücü Yüzey akım yoğunluğu dönüştürücü Elektrik alan kuvveti dönüştürücü Elektrostatik potansiyel ve gerilim dönüştürücü Elektrik direnç dönüştürücü Elektrik direnç dönüştürücü Elektrik iletkenlik dönüştürücü Elektrik iletkenlik dönüştürücü Elektrik kapasitans Endüktans Dönüştürücü American Wire Gauge Converter dBm (dBm veya dBm), dBV (dBV), watt, vb. cinsinden seviyeler. birimler Manyetomotor kuvvet dönüştürücü Manyetik alan kuvveti dönüştürücü Manyetik akı dönüştürücü Manyetik indüksiyon dönüştürücü Radyasyon. İyonlaştırıcı radyasyon emilen doz hızı dönüştürücü Radyoaktivite. Radyoaktif bozunum dönüştürücü Radyasyon. Maruz kalma dozu dönüştürücü Radyasyon. Emilen doz dönüştürücü Ondalık önek dönüştürücü Veri aktarımı Tipografi ve görüntü işleme birimi dönüştürücü Kereste hacmi birim dönüştürücü Molar kütlenin hesaplanması D. I. Mendeleev'in kimyasal elementlerin periyodik tablosu

1 geleneksel elektrik iletkenlik birimi = metre başına 0,0001 siemens [S/m]

Başlangıç ​​değeri

Dönüştürülen değer

metre başına siemens metre başına mo santimetre başına mo santimetre başına abmo metre başına abmo santimetre başına statmo metre başına statmo santimetre başına siemens santimetre başına milisiemens metre başına milisiemens santimetre başına mikrosiemens metre başına mikrosiemens santimetre başına geleneksel elektrik iletkenliği birimi geleneksel elektrik iletkenliği katsayısı ppm , katsayısı. yeniden hesaplama 700 ppm, katsayı. yeniden hesaplama 500 ppm, katsayı. yeniden hesaplama 640 TDS, ppm, katsayı. yeniden hesaplama 640 TDS, ppm, katsayı. yeniden hesaplama 550 TDS, ppm, katsayı. yeniden hesaplama 500 TDS, ppm, katsayı. yeniden hesaplama 700

Hacim yük yoğunluğu

Elektrik iletkenliği hakkında daha fazla bilgi

Giriş ve Tanımlar

Elektriksel iletkenlik (veya elektriksel iletkenlik) bir maddenin elektrik akımını iletme veya içindeki elektrik yüklerini hareket ettirme yeteneğinin bir ölçüsüdür. Bu, akım yoğunluğunun elektrik alan kuvvetine oranıdır. Bir kenarı 1 metre olan iletken malzemeden bir küp düşünürsek, iletkenlik bu küpün iki zıt tarafı arasında ölçülen elektrik iletkenliğine eşit olacaktır.

Spesifik iletkenlik aşağıdaki formülle iletkenlikle ilişkilidir:

G = σ(A/l)

Nerede G- elektiriksel iletkenlik, σ - spesifik elektrik iletkenliği, A- iletkenin elektrik akımı yönüne dik kesiti ve ben- iletkenin uzunluğu. Bu formül herhangi bir silindir veya prizma şeklindeki iletkenle kullanılabilir. Bu formülün dikdörtgen paralel boru için de kullanılabileceğini unutmayın, çünkü bu, tabanı dikdörtgen olan prizmanın özel bir durumudur. Elektriksel iletkenliğin elektriksel direncin karşılığı olduğunu hatırlayalım.

Bir iletkenin iletkenliği ile bir maddenin spesifik iletkenliği arasındaki farkı anlamak fizik ve teknolojiden uzak insanlar için zor olabilir. Bu arada elbette bunlar farklı fiziksel büyüklüklerdir. İletkenlik, belirli bir iletkenin veya cihazın (bir direnç veya kaplama banyosu gibi) bir özelliği iken iletkenlik, o iletkenin veya cihazın yapıldığı malzemenin doğal bir özelliğidir. Örneğin, bakır bir nesnenin şekli ve boyutu ne kadar değişirse değişsin, bakırın iletkenliği her zaman aynıdır. Aynı zamanda bakır telin iletkenliği uzunluğuna, çapına, kütlesine, şekline ve diğer bazı faktörlere bağlıdır. Elbette, daha yüksek iletkenliğe sahip malzemelerden yapılmış benzer nesneler daha yüksek iletkenliğe sahiptir (her zaman olmasa da).

Uluslararası Birimler Sisteminde (SI), elektriksel iletkenlik birimi Metre başına Siemens (S/m). İçinde yer alan iletkenlik birimi, Alman bilim adamı, mucit ve girişimci Werner von Siemens'in (1816–1892) adını almıştır. 1847 yılında onun tarafından kurulan Siemens AG (Siemens), elektrik, elektronik, enerji, ulaşım ve tıbbi ekipman üreten en büyük şirketlerden biridir.

Elektriksel iletkenlik aralığı çok geniştir: cam (bu arada kırmızı ısıtıldığında elektriği iyi iletir) veya polimetil metakrilat (pleksiglas) gibi yüksek dirence sahip malzemelerden gümüş, bakır veya altın gibi çok iyi iletkenlere kadar. Elektriksel iletkenlik, yüklerin (elektronlar ve iyonlar) sayısı, hareket hızları ve taşıyabilecekleri enerji miktarı ile belirlenir. Örneğin kaplama banyolarında kullanılan çeşitli maddelerin sulu çözeltileri ortalama iletkenlik değerlerine sahiptir. Ortalama iletkenlik değerlerine sahip elektrolitlere bir diğer örnek ise vücudun iç ortamıdır (kan, plazma, lenf ve diğer sıvılar).

Metallerin, yarı iletkenlerin ve dielektriklerin iletkenliği, Physical Quantity Converter web sitesinin aşağıdaki makalelerinde ayrıntılı olarak ele alınmaktadır: ve Elektriksel iletkenlik. Bu yazıda elektrolitlerin spesifik iletkenliğinin yanı sıra bunu ölçmek için yöntemler ve basit ekipmanı daha ayrıntılı olarak tartışacağız.

Elektrolitlerin spesifik elektriksel iletkenliği ve ölçümü

Yüklü iyonların hareketi sonucu bir elektrik akımının ortaya çıktığı sulu çözeltilerin spesifik iletkenliği, yük taşıyıcıların sayısı (çözeltideki maddenin konsantrasyonu), hareket hızları (iyonların hareketliliği) ile belirlenir. sıcaklığa bağlıdır) ve taşıdıkları yüke (iyonların değerliğine göre belirlenir). Bu nedenle çoğu sulu çözeltide konsantrasyondaki bir artış iyon sayısında bir artışa ve dolayısıyla iletkenlikte bir artışa yol açar. Ancak belirli bir maksimuma ulaştıktan sonra çözeltinin spesifik iletkenliği, çözelti konsantrasyonunun daha da artmasıyla azalmaya başlayabilir. Bu nedenle aynı tuzun iki farklı konsantrasyonuna sahip çözeltiler aynı iletkenliğe sahip olabilir.

Sıcaklık aynı zamanda iletkenliği de etkiler çünkü sıcaklık arttıkça iyonlar daha hızlı hareket eder ve bu da iletkenliğin artmasına neden olur. Saf su zayıf bir elektrik iletkenidir. Dengede havadaki karbondioksiti içeren ve toplam mineralizasyonu 10 mg/l'den az olan sıradan damıtılmış suyun özgül elektrik iletkenliği yaklaşık 20 mS/cm'dir. Çeşitli çözeltilerin spesifik iletkenliği aşağıdaki tabloda verilmiştir.

Bir çözeltinin spesifik iletkenliğini belirlemek için bir direnç ölçer (ohmmetre) veya iletkenlik kullanılır. Bunlar neredeyse aynı cihazlardır, yalnızca ölçek açısından farklılık gösterir. Her ikisi de devrenin, elektrik akımının cihazın pilinden aktığı bölümündeki voltaj düşüşünü ölçer. Ölçülen iletkenlik değeri manuel veya otomatik olarak belirli iletkenliğe dönüştürülür. Bu, ölçüm cihazının veya sensörün fiziksel özellikleri dikkate alınarak yapılır. İletkenlik sensörleri basit bir şekilde tasarlanmıştır: bir elektrolite batırılmış bir çift (veya iki çift) elektrottur. İletkenliği ölçmek için sensörler aşağıdakilerle karakterize edilir: iletkenlik sensörü sabiti en basit durumda elektrotlar arasındaki mesafenin oranı olarak tanımlanır D akım akışına dik olan alana (elektrot) A

Bu formül, elektrotların alanı aralarındaki mesafeden önemli ölçüde daha büyükse işe yarar, çünkü bu durumda elektrik akımının çoğu elektrotlar arasında akar. Örnek: 1 santimetreküp sıvı için K = D/A= 1 cm/1 cm² = 1 cm⁻¹. Nispeten büyük bir mesafe boyunca aralıklı küçük elektrotlara sahip iletkenlik sensörlerinin, 1,0 cm⁻¹ ve daha yüksek sensör sabit değerleri ile karakterize edildiğini unutmayın. Aynı zamanda, birbirine yakın yerleştirilmiş nispeten büyük elektrotlara sahip sensörlerin sabiti 0,1 cm⁻¹ veya daha azdır. Çeşitli cihazların elektrik iletkenliğini ölçmek için kullanılan sensör sabiti 0,01 ile 100 cm⁻¹ arasında değişir.

Teorik sensör sabiti: sol - k= 0,01 cm⁻¹, sağ - k= 1 cm⁻¹

Ölçülen iletkenlikten iletkenliği elde etmek için aşağıdaki formül kullanılır:

σ = K ∙ G

σ - S/cm cinsinden çözeltinin spesifik iletkenliği;

k- cm⁻¹ cinsinden sensör sabiti;

G- Siemens'teki sensörün iletkenliği.

Sensör sabiti genellikle geometrik boyutlarından hesaplanmaz, ancak belirli bir ölçüm cihazında veya iletkenliği bilinen bir çözüm kullanılarak belirli bir ölçüm düzeneğinde ölçülür. Ölçülen bu değer, çözeltinin ölçülen iletkenlik veya direnç değerlerinden iletkenliği otomatik olarak hesaplayan iletkenlik ölçere girilir. İletkenliğin çözeltinin sıcaklığına bağlı olması nedeniyle, bunu ölçen cihazlar genellikle sıcaklığı ölçen ve ölçümlerin otomatik sıcaklık telafisini sağlayan, yani sonuçları 25 ° C'lik standart bir sıcaklığa normalleştiren bir sıcaklık sensörü içerir. .

İletkenliği ölçmenin en basit yolu, bir çözeltiye batırılmış iki düz elektrota voltaj uygulamak ve akan akımı ölçmektir. Bu yönteme potansiyometrik denir. Ohm kanununa göre iletkenlik G akımın oranı BEN gerilime sen:

Ancak her şey yukarıda anlatıldığı kadar basit değildir; iletkenliği ölçerken birçok sorun vardır. Doğru akım kullanıldığında iyonlar elektrotların yüzeylerinde toplanır. Ayrıca elektrotların yüzeylerinde kimyasal reaksiyon meydana gelebilir. Bu durum elektrot yüzeylerinde polarizasyon direncinin artmasına ve dolayısıyla hatalı sonuçlara yol açmaktadır. Örneğin bir sodyum klorür çözeltisinin direncini geleneksel bir test cihazıyla ölçmeye çalışırsanız, dijital cihazın ekranındaki okumaların artan direnç yönünde nasıl hızla değiştiğini açıkça göreceksiniz. Polarizasyonun etkisini ortadan kaldırmak için genellikle dört elektrottan oluşan bir sensör tasarımı kullanılır.

Ölçüm sırasında doğru akım yerine alternatif akım kullanırsanız ve hatta iletkenliğe bağlı olarak frekansı ayarlarsanız polarizasyon da önlenebilir veya her durumda azaltılabilir. Düşük frekanslar, polarizasyonun etkisinin küçük olduğu düşük iletkenliği ölçmek için kullanılır. Yüksek iletkenlikleri ölçmek için daha yüksek frekanslar kullanılır. Tipik olarak frekans, ölçüm işlemi sırasında çözeltinin elde edilen iletkenlik değerleri dikkate alınarak otomatik olarak ayarlanır. Modern dijital iki elektrotlu iletkenlik ölçerler genellikle karmaşık AC akım dalga formlarını ve sıcaklık telafisini kullanır. Fabrikada kalibre edilirler ancak ölçüm hücresinin (sensör) sabiti zamanla değiştiğinden, çalışma sırasında sıklıkla yeniden kalibrasyon gerekir. Örneğin sensörler kirlendiğinde veya elektrotlar fiziksel ve kimyasal değişikliklere uğradığında değişebilir.

Geleneksel iki elektrotlu iletkenlik ölçerde (deneyimizde kullanacağımız cihaz budur), iki elektrot arasına alternatif bir voltaj uygulanır ve elektrotlar arasında akan akım ölçülür. Bu basit yöntemin bir dezavantajı vardır; yalnızca çözümün direnci değil, aynı zamanda elektrotların polarizasyonunun neden olduğu direnç de ölçülür. Polarizasyonun etkisini en aza indirmek için dört elektrotlu bir sensör tasarımının yanı sıra elektrotların platin siyahı ile kaplanması kullanılır.

Genel mineralizasyon

Elektriksel iletkenlik ölçüm cihazları genellikle belirlemek için kullanılır. toplam mineralizasyon veya katı madde içeriği(İng. toplam çözünmüş katılar, TDS). Bir sıvının çeşitli formlarda içerdiği organik ve inorganik maddelerin toplam miktarının ölçüsüdür: iyonize, moleküler (çözünmüş), koloidal ve süspansiyon halinde (çözünmemiş). Çözünen maddeler herhangi bir inorganik tuzu içerir. Bunlar esas olarak kalsiyum, potasyum, magnezyum, sodyumun klorürleri, bikarbonatları ve sülfatlarının yanı sıra suda çözünmüş bazı organik maddelerdir. Maddelerin toplam mineralizasyon olarak sınıflandırılabilmesi için ya çözünmüş olması ya da gözenek çapı 2 mikrometreden küçük olan filtrelerden geçen çok ince parçacıklar halinde olması gerekir. Çözeltide sürekli askıda kalan ancak böyle bir filtreden geçemeyen maddelere denir. askıda katı maddeler(İng. toplam askıda katı madde, TSS). Toplam askıda katı maddeler genellikle su kalitesini belirlemek için ölçülür.

Katı içeriğini ölçmek için iki yöntem vardır: gravimetrik analiz En doğru yöntem olan ve iletkenlik ölçümü. İlk yöntem en doğrudur, ancak kuru bir kalıntı elde etmek için suyun buharlaştırılması gerektiğinden çok fazla zaman ve laboratuvar ekipmanı gerektirir. Bu genellikle laboratuvar koşullarında 180°C'de yapılır. Tamamen buharlaştıktan sonra kalıntı hassas bir terazide tartılır.

İkinci yöntem gravimetrik analiz kadar doğru değildir. Ancak ucuz bir ölçüm cihazı ile birkaç saniyede gerçekleştirilen basit bir iletkenlik ve sıcaklık ölçümü olduğundan oldukça kullanışlı, yaygın ve en hızlı yöntemdir. Spesifik elektrik iletkenliğini ölçme yöntemi, suyun spesifik iletkenliğinin doğrudan içinde çözünen iyonize maddelerin miktarına bağlı olması nedeniyle kullanılabilir. Bu yöntem özellikle içme suyunun kalitesini izlemek veya bir çözeltideki toplam iyon sayısını tahmin etmek için uygundur.

Ölçülen iletkenlik çözeltinin sıcaklığına bağlıdır. Yani, sıcaklık arttıkça iletkenlik de artar, çünkü çözeltideki iyonlar sıcaklık arttıkça daha hızlı hareket eder. Sıcaklıktan bağımsız ölçümler elde etmek için, ölçüm sonuçlarının indirgendiği standart (referans) sıcaklık kavramı kullanılır. Referans sıcaklığı, farklı sıcaklıklarda elde edilen sonuçları karşılaştırmanıza olanak tanır. Böylece, bir iletkenlik ölçer gerçek iletkenliği ölçebilir ve ardından sonucu otomatik olarak 20 veya 25°C'lik bir referans sıcaklığa ayarlayacak bir düzeltme fonksiyonu kullanabilir. Çok yüksek doğruluk gerekiyorsa, numune bir inkübatöre yerleştirilebilir ve ardından ölçüm cihazı, ölçümlerde kullanılacak sıcaklıkta kalibre edilebilir.

Çoğu modern iletkenlik ölçer, hem sıcaklık düzeltmesi hem de sıcaklık ölçümü için kullanılan yerleşik bir sıcaklık sensörüne sahiptir. En gelişmiş cihazlar, ölçülen değerleri iletkenlik, direnç, tuzluluk, toplam tuzluluk ve konsantrasyon birimlerinde ölçme ve görüntüleme yeteneğine sahiptir. Ancak tüm bu cihazların yalnızca iletkenlik (direnç) ve sıcaklığı ölçtüğünü bir kez daha belirtelim. Ekranda gösterilen tüm fiziksel büyüklükler, otomatik sıcaklık kompanzasyonu ve ölçülen değerlerin standart sıcaklığa getirilmesi için kullanılan, ölçülen sıcaklık dikkate alınarak cihaz tarafından hesaplanır.

Deney: toplam mineralizasyon ve iletkenliğin ölçülmesi

Son olarak, ucuz bir TDS-3 toplam mineralizasyon ölçer (aynı zamanda salinometre, salinometre veya iletkenlik ölçer olarak da bilinir) kullanarak iletkenliği ölçmek için çeşitli deneyler gerçekleştireceğiz. "İsimsiz" TDS-3 cihazının eBay'deki fiyatı, bu yazının yazıldığı sırada teslimat dahil 3,00 ABD Dolarından azdır. Tamamen aynı cihaz, ancak üreticinin adıyla birlikte, 10 kat daha pahalı. Ancak her iki cihazın da aynı fabrikada üretilme ihtimali çok yüksek olsa da bu, markaya para ödemeyi sevenler için. TDS-3 sıcaklık dengelemesi yapar ve bu amaçla elektrotların yanında bulunan bir sıcaklık sensörüyle donatılmıştır. Bu nedenle termometre olarak da kullanılabilir. Cihazın aslında mineralizasyonun kendisini değil, iki tel elektrot arasındaki direnci ve çözeltinin sıcaklığını ölçtüğünü bir kez daha belirtmek gerekir. Kalibrasyon faktörlerini kullanarak diğer her şeyi otomatik olarak hesaplar.

Toplam mineralizasyon ölçer, örneğin içme suyunun kalitesini izlerken veya bir akvaryumdaki veya tatlı su havuzundaki suyun tuzluluğunu belirlerken katı madde içeriğini belirlemenize yardımcı olabilir. Filtrenin veya membranın ne zaman değiştirilme zamanının geldiğini bilmek için su filtreleme ve arıtma sistemlerindeki su kalitesini izlemek için de kullanılabilir. Cihaz fabrikada 342 ppm (milyonda parça veya mg/L) sodyum klorür çözeltisi NaCl ile kalibre edilmiştir. Cihazın ölçüm aralığı 0–9990 ppm veya mg/l'dir. PPM - milyon başına parça, temel göstergenin 1 10⁻⁶'sine eşit, göreceli değerlerin boyutsuz bir ölçüm birimi. Örneğin, 5 mg/kg'lık bir kütle konsantrasyonu = 1.000.000 mg'da 5 mg = 5 ppm veya ppm. Yüzdenin yüzde biri olduğu gibi, ppm de milyonda birdir. Yüzdeler ve ppm anlam bakımından birbirine çok benzer. Yüzdelerin aksine milyon başına parça, çok zayıf çözeltilerin konsantrasyonunu belirtmek için kullanışlıdır.

Cihaz, iki elektrot arasındaki elektriksel iletkenliği (yani direncin tersini) ölçer, ardından yukarıdaki iletkenlik formülünü kullanarak, sensör sabitini hesaba katarak sonucu spesifik elektriksel iletkenliğe (İngilizce literatürde EC kısaltması sıklıkla kullanılır) dönüştürür. K, daha sonra elde edilen iletkenliği 500 dönüşüm faktörüyle çarparak başka bir dönüşüm gerçekleştirir. Sonuç, milyonda bir (ppm) cinsinden toplam tuzluluk değeridir. Aşağıda bununla ilgili daha fazla ayrıntı bulacaksınız.

Bu toplam mineralizasyon ölçer, yüksek tuz içeriğine sahip suyun kalitesini test etmek için kullanılamaz. Yüksek tuz içeriğine sahip maddelere örnek olarak bazı gıdalar (normal tuz içeriği 10 g/l olan normal çorba) ve deniz suyu verilebilir. Bu cihazın ölçebildiği maksimum sodyum klorür konsantrasyonu 9990 ppm veya yaklaşık 10 g/l'dir. Bu, gıdalardaki tipik tuz konsantrasyonudur. Bu cihaz aynı zamanda deniz suyunun tuzluluğunu da ölçemez; zira tuzluluk genellikle 35 g/l veya 35.000 ppm olup cihazın ölçebileceğinden çok daha yüksektir. Bu kadar yüksek bir konsantrasyonu ölçmeye çalışırsanız cihaz Err hata mesajını görüntüleyecektir.

TDS-3 tuzluluk ölçer spesifik iletkenliği ölçer ve kalibrasyon ve konsantrasyona dönüştürme için "500 ölçeği" (veya "NaCl ölçeği") adı verilen ölçeği kullanır. Bu, ppm konsantrasyonunu elde etmek için mS/cm cinsinden iletkenlik değerinin 500 ile çarpılması anlamına gelir. Yani örneğin 1,0 mS/cm 500 ile çarpılarak 500 ppm elde edilir. Farklı endüstriler farklı ölçekler kullanır. Örneğin hidroponikte üç ölçek kullanılır: 500, 640 ve 700. Aralarındaki tek fark kullanımdır. 700 ölçeği, bir çözeltideki potasyum klorür konsantrasyonunun ölçülmesine dayanır ve spesifik iletkenliğin konsantrasyona dönüşümü aşağıdaki şekilde gerçekleştirilir:

1,0 mS/cm x 700, 700 ppm verir

640 ölçeği, mS'yi ppm'ye dönüştürmek için 640 dönüşüm faktörünü kullanır:

1,0 mS/cm x 640, 640 ppm verir

Deneyimizde öncelikle damıtılmış suyun toplam mineralizasyonunu ölçeceğiz. Tuzluluk ölçer 0 ppm'yi gösteriyor. Multimetre 1,21 MOhm'luk bir direnç gösterir.

Deney için konsantrasyonu 1000 ppm olan bir sodyum klorür NaCl çözeltisi hazırlayacağız ve konsantrasyonu TDS-3 kullanarak ölçeceğiz. 100 ml çözelti hazırlamak için 100 mg sodyum klorürü çözüp 100 ml'ye damıtılmış su eklememiz gerekir. 100 mg sodyum klorürü tartın ve bir ölçüm silindirine yerleştirin, biraz damıtılmış su ekleyin ve tuz tamamen eriyene kadar karıştırın. Daha sonra 100 ml işaretine kadar su ekleyin ve tekrar iyice karıştırın.

TDS-3 elektrotlarıyla aynı malzemeden ve aynı boyutlarda yapılmış iki elektrot arasındaki direncin ölçümü; multimetre 2,5 kOhm'u gösteriyor

İletkenliği deneysel olarak belirlemek için TDS-3 elektrotlarıyla aynı malzemeden yapılmış ve aynı boyutlarda iki elektrot kullandık. Ölçülen direnç 2,5 KOhm idi.

Artık sodyum klorürün direncini ve ppm konsantrasyonunu bildiğimize göre, yukarıdaki formülü kullanarak TDS-3 tuzluluk ölçerin hücre sabitini yaklaşık olarak hesaplayabiliriz:

K = σ/G= 2 mS/cm x 2,5 kOhm = 5 cm⁻¹

Bu 5 cm⁻¹ değeri, aşağıda belirtilen elektrot boyutlarıyla TDS-3 ölçüm hücresinin hesaplanan sabit değerine yakındır (bkz. şekil).

  • D = 0,5 cm - elektrotlar arasındaki mesafe;
  • W = 0,14 cm - elektrotların genişliği
  • L = 1,1 cm - elektrotların uzunluğu

TDS-3 sensör sabiti K = D/A= 0,5/0,14x1,1 = 3,25 cm⁻¹. Bu yukarıda elde edilen değerden pek farklı değildir. Yukarıdaki formülün sensör sabitinin yalnızca yaklaşık bir tahminine izin verdiğini hatırlayalım.

Ölçü birimlerini bir dilden diğerine çevirmeyi zor mu buluyorsunuz? Meslektaşlarınız size yardım etmeye hazır. TCTerms'e bir soru gönderin ve birkaç dakika içinde bir cevap alacaksınız.

Elektriksel iletkenlikten bahsedebilmek için elektrik akımının doğasını bu şekilde hatırlamamız gerekir. Yani herhangi bir madde bir elektrik alanına yerleştirildiğinde yükler hareket eder. Bu hareket bir elektrik alanının hareketini tetikler. Elektrik akımı elektronların akışıdır. Okul fizik derslerinden bildiğimiz gibi akım gücü Amper cinsinden ölçülür ve Latin harfi I ile gösterilir. 1 A, 1 Coulomb'luk bir yükün bir saniyeye eşit bir sürede geçtiği bir elektrik akımını temsil eder.

Elektrik akımı çeşitli tiplerde gelir:

  • hareketin göstergesi ve yörüngesine göre hiçbir zaman değişmeyen doğru akım;
  • zamanla göstergesini ve yörüngesini değiştiren alternatif akım (jeneratörler ve transformatörler tarafından üretilir);
  • titreşimli akımın büyüklüğü değişir, ancak yönü değişmez.
Bir elektrik alanının etkisi altında, çeşitli malzeme türleri elektrik akımını iletebilir. Bu özelliğe denir elektiriksel iletkenlik, her madde için ayrıdır.

Elektriksel iletkenlik göstergesi, kristal ağ, moleküller veya atomlarla hiçbir bağlantısı olmayan, malzemedeki serbestçe hareket eden yüklerin içeriğiyle doğrudan ilgilidir.

Böylece akım iletkenlik derecesine göre malzemeler aşağıdaki türlere ayrılır:

  • iletkenler;
  • dielektrikler;
  • yarı iletkenler.
En yüksek elektrik iletkenliği iletkenlerin karakteristiğidir. Metaller veya elektrolitler şeklinde sunulurlar. Metal iletkenlerin içinde akım, serbest yüklü parçacıkların hareketinden kaynaklanır, dolayısıyla metallerin elektrik iletkenliği elektroniktir. Elektrolitler, iyonların hareketinin neden olduğu iyonik elektrik iletkenliği ile karakterize edilir.

Elektronik teorisinde yüksek elektriksel iletkenlik yorumlanır. Böylece elektronlar, çekirdeklerle olan zayıf değerlik bağları nedeniyle iletken boyunca atomlar arasında dolaşırlar. Yani metalin içinde serbestçe hareket eden yüklü parçacıklar, atomlar arasındaki boşlukları kaplar ve kaotik hareketle karakterize edilir. Bir metal iletken bir elektrik alanına yerleştirilirse, elektronlar hareketlerinde düzene girecek ve pozitif yük ile direğe doğru hareket edecektir. Bundan dolayı elektrik akımı yaratılır. Elektrik alanın uzayda yayılma hızı ışık hızına benzer. Elektrik akımı iletkenin içinde bu hızda hareket eder. Bunun elektronların kendi hareket hızı değil (hızları çok küçüktür ve maksimum birkaç mm/sn'ye eşittir), fakat elektriğin madde boyunca dağıtım hızı olduğunu belirtmekte fayda var.

Yükler bir iletkenin içinde serbestçe hareket ettiğinde, yolda çeşitli mikropartiküllerle karşılaşırlar, bunlarla çarpışırlar ve onlara bir miktar enerji aktarılır. İletkenlerin ısıya maruz kaldıkları bilinmektedir. Bunun nedeni tam olarak direncin aşılmasıyla elektronların enerjisinin ısı salınımı olarak yayılmasıdır.

Yüklerin bu tür "kazaları", elektronların hareketine fizikte direnç adı verilen bir engel oluşturur. Düşük direnç iletkeni fazla ısıtmaz ancak yüksek direnç daha yüksek sıcaklıklara neden olur. İkinci fenomen, geleneksel akkor lambalarda olduğu gibi ısıtma cihazlarında da kullanılır. Direnç Ohm cinsinden ölçülür. Latin harfi R ile gösterilir.

Elektiriksel iletkenlik- Bir metalin veya elektrolitin elektrik akımını iletme yeteneğini yansıtan bir olgu. Bu değer elektriksel direncin tersidir.
Elektriksel iletkenlik Siemens (Cm) tarafından ölçülür ve G harfiyle gösterilir.

Atomlar akımın geçişine engel oluşturduğundan maddelerin direnç indeksi farklıdır. Tanımlama için, maddelerin iletkenliği hakkında bilgi sağlayan direnç kavramı (Ohm-m) tanıtıldı.

Modern iletken malzemeler, belirli bir kesit alanına ve belirli bir uzunluğa sahip ince şeritler veya teller biçimindedir. Elektriksel iletkenlik ve direnç şu birimlerle ölçülür: sırasıyla Sm-m/mm.sq. ve Ohm-mm.sq.m.

Bu nedenle, elektriksel direnç ve elektriksel iletkenlik, kesit alanı 1 mm2 ve uzunluğu 1 m olan bir malzemenin iletkenliğinin özellikleridir Karakteristik için sıcaklık 20 santigrat derecedir.

Metaller arasında iyi elektrik akımı iletkenleri, değerli metaller, yani altın ve gümüşün yanı sıra bakır, krom ve alüminyumdur. Çelik ve demir iletkenler daha zayıf özelliklere sahiptir. Saf metallerin, metal alaşımlarına kıyasla daha iyi elektriksel iletkenlik özelliklerine sahip olduğunu belirtmekte fayda var. Yüksek direnç için gerekirse tungsten, nikrom ve sabit iletkenler kullanılır.

Direnç veya iletkenlik bilgisi ile belirli bir iletkenin direncini ve iletkenliğini hesaplamak çok kolaydır. Bu durumda hesaplamalarda belirli bir iletkenin uzunluğu ve kesit alanı kullanılmalıdır.

Elektriksel iletkenlik göstergesinin yanı sıra herhangi bir malzemenin direncinin doğrudan sıcaklık rejimine bağlı olduğunu bilmek önemlidir. Bu, sıcaklıktaki değişikliklerle birlikte atomik titreşimlerin frekansında ve genliğinde değişiklikler meydana gelmesiyle açıklanmaktadır. Böylece sıcaklık arttıkça hareketli yüklerin akışına karşı direnç de artacaktır. Sıcaklık düştükçe direnç de buna bağlı olarak azalır ve elektrik iletkenliği artar.

Bazı malzemelerde sıcaklığın dirence bağımlılığı çok belirgindir, bazılarında ise daha az belirgindir.

Elektrik direncinin fiziksel doğası. Serbest elektronlar bir iletken içinde hareket ettiğinde, yollarında pozitif iyonlar 2 (bkz. Şekil 10, a), iletkenin yapıldığı maddenin atomları ve molekülleri ile çarpışır ve enerjilerinin bir kısmını onlara aktarırlar. Bu durumda, hareketli elektronların atom ve moleküllerle çarpışması sonucu enerjisi kısmen açığa çıkar ve iletkeni ısıtarak ısı şeklinde dağılır. Bir iletkenin parçacıklarıyla çarpışan elektronların harekete karşı bir miktar direnci aşması nedeniyle, iletkenlerin elektriksel dirence sahip olduğunu söylemek gelenekseldir. İletkenin direnci düşükse, akım tarafından nispeten zayıf bir şekilde ısıtılır; direnç yüksekse iletken ısınabilir. Elektrikli sobaya elektrik akımı sağlayan teller, dirençleri düşük olduğundan pek ısınmaz ve direnci yüksek olan sobanın spirali kızarır. Elektrik lambasının filamanı daha da ısınır.
Direncin birimi ohmdur. Bir iletkenin direnci 1 Ohm'dur ve içinden 1 A'lık bir akım geçer ve uçlarındaki potansiyel farkı (voltaj) 1 V'a eşittir. 1 Ohm'luk direncin standardı, 106,3 cm uzunluğunda bir cıva sütunu ve çapraz- 0°C sıcaklıkta 1 mm2 kesit alanı. Pratikte direnç genellikle binlerce ohm - kiloohm (kOhm) veya milyonlarca ohm - megaohm (MOhm) cinsinden ölçülür. Direnç R (r) harfiyle gösterilir.
İletkenlik. Herhangi bir iletken yalnızca direnciyle değil, aynı zamanda sözde iletkenlik - elektrik akımını iletme yeteneği ile de karakterize edilebilir. İletkenlik direncin tersidir. İletkenlik birimine siemens (Sm) denir. 1 cm 1/1 ohm'a eşittir. İletkenlik G (g) harfiyle gösterilir. Buradan,

G=1/R(4)

Elektriksel direnç ve iletkenlik. Farklı maddelerin atomları elektrik akımının geçişine eşit olmayan direnç gösterir. Bireysel maddelerin elektrik akımı iletme yeteneği, elektriksel dirençleri p ile değerlendirilebilir. Direnci karakterize eden değer genellikle kenarı 1 m olan bir küpün direnci olarak alınır. Elektriksel direnç Ohm*m cinsinden ölçülür. Malzemelerin elektriksel iletkenliğini yargılamak için spesifik elektriksel iletkenlik kavramı da kullanılır? = 1/? Spesifik elektrik iletkenliği, metre başına siemens (S/m) cinsinden ölçülür (kenarı 1 m olan bir küpün iletkenliği). Elektriksel direnç genellikle ohm-santimetre (Ohm*cm) cinsinden, elektrik iletkenliği ise santimetre başına siemens (S/cm) cinsinden ifade edilir. burada 1 Ohm*cm = 10 -2 Ohm*m ve 1 S/cm = 10 2 S/m.

İletken malzemeler esas olarak kesit alanı genellikle milimetre kare ve uzunluğu metre cinsinden ifade edilen teller, çubuklar veya bantlar şeklinde kullanılır. Bu nedenle, bu tür malzemelerin elektriksel direnci ve elektriksel iletkenliği için diğer ölçüm birimleri uygulamaya konmuştur: ? Ohm * mm 2 / m cinsinden ölçülmüştür (1 m uzunluğunda ve kesit alanı 1 mm 2 olan bir iletkenin direnci), ha? - Sm*m/mm2 cinsinden (1 m uzunluğunda ve 1 mm2 kesit alanına sahip bir iletkenin iletkenliği).

Metallerden gümüş ve bakır en yüksek elektrik iletkenliğine sahiptir, çünkü atomlarının yapısı serbest elektronların kolayca hareket etmesine izin verir, ardından altın, krom, alüminyum, manganez, tungsten vb. gelir. Demir ve çelik akımı daha kötü iletir.

Saf metaller elektriği her zaman alaşımlarından daha iyi iletir. Bu nedenle elektrik mühendisliğinde ağırlıklı olarak yalnızca %0,05 yabancı madde içeren çok saf bakır kullanılır. Ve tam tersi, yüksek dirençli bir malzemeye ihtiyaç duyulduğu durumlarda (çeşitli ısıtma cihazları, reostatlar vb. için), özel alaşımlar kullanılır: konstantan, manganin, nikrom, fekral.

Teknolojide metalik iletkenlerin yanı sıra metalik olmayanların da kullanıldığı unutulmamalıdır. Bu tür iletkenler arasında örneğin elektrik makinelerinin fırçalarının, spot ışıkları için elektrotların vb. yapıldığı kömür yer alır.Elektrik akımı iletkenleri dünyanın kalınlığı, bitkilerin, hayvanların ve insanların canlı dokularıdır. Nemli ahşap ve diğer birçok yalıtım malzemesi ıslandığında elektriği iletir.
Bir iletkenin elektrik direnci sadece iletkenin malzemesine değil aynı zamanda uzunluğuna (l) ve kesit alanına da (s) bağlıdır. (Elektriksel direnç, borunun kesit alanına ve uzunluğuna bağlı olarak suyun bir boru içindeki hareketine sunulan dirence benzer.)
Düz iletken direnci

R= ? l/sn (5)

Direnç ise? Ohm*mm/m cinsinden ifade edildiğinde iletkenin direncini ohm cinsinden elde etmek için uzunluğunun formül (5)'te metre cinsinden, kesit alanının ise milimetre kare cinsinden yerine konulması gerekir.

Direncin sıcaklığa bağımlılığı. Tüm malzemelerin elektriksel iletkenliği sıcaklıklarına bağlıdır. Metal iletkenlerde ısıtıldığında metalin kristal kafesindeki atomların titreşim aralığı ve hızı artar, bunun sonucunda elektron akışına sağladıkları direnç de artar. Soğuduğunda tam tersi bir olay meydana gelir: kristal kafesin düğümlerindeki atomların rastgele titreşim hareketi azalır, elektron akışına karşı dirençleri azalır ve iletkenin elektriksel iletkenliği artar.

Ancak doğada, elektrik direncinin belirli bir sıcaklık aralığında nispeten az değiştiği bazı alaşımlar vardır: fekral, konstantan, manganin vb. Bu tür alaşımlar, elektrikli ölçüm cihazlarında kullanılan çeşitli dirençlerin ve sıcaklığın çalışmaları üzerindeki etkisini telafi etmek için bazı cihazların üretiminde teknolojide kullanılmaktadır.

Sıcaklık değişimleri ile iletkenlerin direncindeki değişimin derecesi, sözde sıcaklık direnci katsayısı a ile değerlendirilir. Bu katsayı, iletkenin sıcaklığı 1°C arttığında direncindeki bağıl artışı temsil eder. Masada Tablo 1, en yaygın kullanılan iletken malzemeler için sıcaklık direnç katsayısı değerlerini göstermektedir.

Herhangi bir t sıcaklığında metal iletken R t'nin direnci

R t = R 0 [ 1 + ? (t - t 0) ] (6)

burada R 0, formül (5) kullanılarak hesaplanabilen belirli bir başlangıç ​​​​sıcaklığı t 0'da (genellikle + 20 ° C'de) iletkenin direncidir;

t- t 0 - sıcaklık değişimi.

Metal iletkenlerin ısıtıldığında dirençlerini artırma özelliği, modern teknolojide sıcaklığı ölçmek için sıklıkla kullanılır. Örneğin, cer motorları onarımdan sonra test edilirken, sargılarının ısınma sıcaklığı, soğuk durumdaki dirençleri ve belirli bir süre (genellikle 1 saat) yük altında çalıştıktan sonra dirençleri ölçülerek belirlenir.

Bilim insanları, derin (çok güçlü) soğutma sırasında metallerin özelliklerini incelerken dikkat çekici bir olguyu keşfettiler: Mutlak sıfıra yakın (-273,16 °C), bazı metaller elektrik direncini neredeyse tamamen kaybediyor. Bir elektrik enerjisi kaynağından etkilenmeden, kapalı bir devreden uzun süre akım geçirebilen ideal iletkenler haline gelirler. Bu olaya süperiletkenlik denir. Şu anda süperiletkenlik olgusunu kullanan elektrik hatları ve elektrik makinelerinin prototipleri oluşturulmuştur. Bu tür makineler, genel amaçlı makinelere kıyasla önemli ölçüde daha az ağırlığa ve genel boyutlara sahiptir ve çok yüksek bir verimlilikle çalışır. Bu durumda elektrik hatları çok küçük kesit alanına sahip tellerden yapılabilir. Gelecekte bu olgu elektrik mühendisliğinde giderek daha fazla kullanılacaktır.

|
elektriksel iletkenlik, elektriksel iletkenlik
Elektiriksel iletkenlik(elektriksel iletkenlik, iletkenlik) - bir vücudun elektrik akımını iletme yeteneğinin yanı sıra bu yeteneği karakterize eden ve elektrik direncinin tersi olan fiziksel bir miktar. Uluslararası Birimler Sistemi (SI) elektriksel iletkenlik ölçüm birimi Siemens'tir (Rus tanımı: Santimetre; uluslararası: S), 1 Sm = 1 Ohm-1 olarak tanımlanır, yani 1 Ohm dirençli bir elektrik devresinin bir bölümünün elektriksel iletkenliği olarak tanımlanır.

  • 1 Spesifik iletkenlik
    • 1.1 Isı iletkenlik katsayısı ile ilişki
  • 2 Metallerin elektriksel iletkenliği
    • 2.1 Tolman ve Stewart deneyleri
  • 3 Bazı maddelerin spesifik iletkenliği
  • 4 Ayrıca bakınız
  • 5 Not
  • 6 Edebiyat

İletkenlik

Spesifik iletkenlik (elektrik iletkenliği), bir maddenin elektrik akımını iletme yeteneğinin bir ölçüsüdür. Ohm yasasına göre, doğrusal izotropik bir maddede spesifik iletkenlik, ortaya çıkan akımın yoğunluğu ile ortamdaki elektrik alanının büyüklüğü arasındaki orantı katsayısıdır:

  • - spesifik iletkenlik,
  • - akım yoğunluğu vektörü,
  • - elektrik alan kuvvetinin vektörü.

Homojen olmayan bir ortamda σ koordinatlara bağlı olabilir (ve genel olarak bağlıdır), yani iletkenin farklı noktalarında çakışmaz.

Anizotropik (izotropik ortamın aksine) ortamın iletkenliği, genel olarak konuşursak, bir skaler değil, bir tensördür (derece 2'nin simetrik tensörü) ve bununla çarpma, matris çarpımına indirgenir:

bu durumda akım yoğunluğu ve alan kuvveti vektörleri genellikle aynı doğrultuda değildir.

Herhangi bir doğrusal ortam için, yerel olarak (ve ortam homojense, o zaman küresel olarak) sözde olanı seçebilirsiniz. kendi temeli - matrisin köşegen hale geldiği, yani dokuz bileşenden yalnızca üçünün sıfır olmayan bir form aldığı Kartezyen koordinatların ortogonal sistemi: , ve. Bu durumda, önceki formül yerine daha basit bir formül elde ederiz.

Miktarlara iletkenlik tensörünün temel değerleri denir. Genel durumda yukarıdaki ilişki yalnızca bir koordinat sisteminde geçerlidir.

İletkenliğin karşılıklılığına direnç denir.

Genel olarak konuşursak, yukarıda yazılan doğrusal ilişki (hem skaler hem de tensör) en iyi ihtimalle yaklaşık olarak doğrudur ve bu yaklaşım yalnızca nispeten küçük E değerleri için iyidir. Bununla birlikte, E'nin bu değerlerinde bile doğrusallıktan sapmalar olduğunda Dikkat çekiciyse, elektriksel iletkenlik genişlemenin doğrusal terimindeki katsayı rolünü koruyabilir, diğer, daha yüksek genleşme koşulları ise iyi doğruluk sağlayan düzeltmeler verecektir. J'nin E'ye doğrusal olmayan bir bağımlılığı durumunda, diferansiyel elektriksel iletkenlik devreye girer (anizotropik ortamlar için :)).

Kesit alanı S olan L uzunluğunda bir iletkenin elektriksel iletkenliği G, iletkenin yapıldığı maddenin özgül iletkenliği cinsinden aşağıdaki formülle ifade edilebilir:

SI sisteminde elektrik iletkenliği metre başına siemens (S/m) veya Ohm−1 m−1 cinsinden ölçülür. SGSE elektriksel iletkenlik birimi karşılıklı saniyedir (s−1).

Isıl iletkenlik katsayısı ile ilişki

Ana makale: Wiedemann-Franz yasası

Yüksek sıcaklıklardaki metaller için geçerli olan Wiedemann-Franz yasası, elektriksel iletkenlik ile termal iletkenlik katsayısı K arasında kesin bir ilişki kurar:

burada k Boltzmann sabitidir, e temel yüktür. Bu bağlantı, metallerdeki hem elektriksel iletkenliğin hem de ısıl iletkenliğin serbest iletken elektronların hareketinden kaynaklandığı gerçeğine dayanmaktadır.

Metallerin elektriksel iletkenliği

Elektronların keşfinden çok önce, metallerdeki akımın geçişinin, sıvı elektrolitlerdeki akımın aksine, metal maddelerin aktarımıyla ilişkili olmadığı deneysel olarak gösterilmiştir. Alman fizikçi Carl Viktor Eduard Riecke tarafından 1901'de gerçekleştirilen deney, bir yıl boyunca farklı metallerin (iki bakır ve uçları dikkatle cilalanmış, biri diğerinin üzerine yerleştirilmiş bir alüminyum silindir) kontaklarının kullanılmasından oluşuyordu. üzerinden sürekli elektrik akımı geçirildi. Daha sonra kontakların yakınındaki malzeme incelendi. Arayüz boyunca herhangi bir madde transferinin gözlemlenmediği ve arayüzün farklı taraflarındaki maddenin, akım geçmeden önceki ile aynı bileşime sahip olduğu gösterilmiştir. Bu deneyler metal atomlarının ve moleküllerinin elektrik akımının transferinde rol almadığını gösterdi ancak metallerdeki yük taşıyıcıların doğası hakkındaki soruya cevap vermediler.

Tolman ve Stewart deneyleri

Metallerdeki elektrik akımının elektronların hareketinden kaynaklandığının doğrudan kanıtı, Richard C. Tolman ve Thomas D. Stewart'ın 1916'da yaptığı deneylerdi. Bu deneylerin fikri 1913'te Mandelstam ve Papaleksi tarafından ifade edildi. .

Kendi ekseni etrafında dönebilen bir bobini ele alalım. Bobinin uçları kayan kontaklar kullanılarak bir galvanometreye bağlanır. Hızlı dönen bobin keskin bir şekilde frenlenirse, teldeki serbest elektronlar ataletle hareket etmeye devam edecek ve bunun sonucunda galvanometrenin bir akım darbesi kaydetmesi gerekecektir.

Yeterince yoğun sargı ve ince tellerle, frenleme sırasında bobinin doğrusal ivmesinin teller boyunca yönlendirildiğini varsayabiliriz. Bobin frenlendiğinde, her serbest elektrona ivmenin (elektron kütlesi) tersi yönde bir atalet kuvveti uygulanır. Etkisi altında elektron, metalde sanki etkili bir elektrik alanına maruz kalmış gibi davranır:

Bu nedenle, serbest elektronların ataletinden dolayı bobindeki etkin elektromotor kuvvet şuna eşittir:

burada L, bobin üzerindeki telin uzunluğudur.

Gösterimi tanıtalım: I, kapalı bir devreden akan akımdır, R, bobin kablolarının ve harici devre kablolarının ve galvanometrenin direnci dahil olmak üzere tüm devrenin direncidir. Ohm yasasını şu şekilde yazalım:

I akım gücünde dt süresi boyunca iletkenin kesitinden akan elektrik miktarı şuna eşittir:

Daha sonra frenleme sırasında galvanometreden bir yük geçecektir.

Q değeri galvanometrenin okumalarından bulunur ve L, R, v0 değerleri bilinir, bu da değerin bulunmasını mümkün kılar Deneyler bunun elektron yükünün oranına karşılık geldiğini göstermektedir. yığın. Bu, galvanometre kullanılarak gözlemlenen akımın elektronların hareketinden kaynaklandığını kanıtlar.

Bazı maddelerin spesifik iletkenliği

Spesifik iletkenlik +20 °C'de verilmiştir:

madde Sm/m
gümüş 62 500 000
bakır 58 100 000
altın 45 500 000
alüminyum 37 000 000
magnezyum 22 700 000
iridyum 21 100 000
molibden 18 500 000
tungsten 18 200 000
çinko 16 900 000
nikel 11 500 000
saf demir 10 000 000
platin 9 350 000
teneke 8 330 000
dökme çelik 7 690 000
yol göstermek 4 810 000
nikel gümüş 3 030 000
konstantan 2 000 000
manganin 2 330 000
Merkür 1 040 000
nikrom 893 000
grafit 125 000
deniz suyu 3
yer ıslak 10−2
arıtılmış su 10−4
mermer 10−8
bardak 10−11
porselen 10−14
kuvars cam 10−16
kehribar 10−18

Ayrıca bakınız

  • Giriş
  • Bölge teorisi
  • salon etkisi
  • Süperiletkenlik
  • Negatif mutlak iletkenlik

Notlar

  1. Elektriksel iletkenlik (fiziksel) - Büyük Sovyet Ansiklopedisi'nden makale
  2. Dengub V. M., Smirnov V. G. Büyüklük birimleri. Sözlük-referans kitabı. - M .: Standartlar Yayınevi, 1990. - S. 105. - 240 s. - ISBN 5-7050-0118-5.
  3. Üç özdeğerden ikisi çakışırsa, böyle bir koordinat sisteminin (tensörün uygun eksenleri) seçiminde keyfilik vardır, yani onu farklı bir özdeğere sahip eksene göre keyfi olarak döndürebileceğiniz oldukça açıktır. ve ifade değişmeyecektir. Ancak bu durum görüntüyü pek değiştirmiyor. Üç özdeğerin tümü çakışırsa, izotropik iletkenlikle uğraşıyoruz ve görülmesi kolay olduğu gibi, böyle bir tensörle çarpma, bir skalerle çarpmaya indirgenir.
  4. Pek çok ortam için doğrusal yaklaşım, oldukça geniş bir elektrik alanı değerleri aralığı için oldukça iyidir, hatta çok iyidir, ancak çok küçük E'de bile durumun böyle olmadığı ortamlar da vardır.
  5. Telin tüm noktaları aynı ivmeyle hareket ettiğinden integral işaretinin dışına çıkarılabilirler.
  6. Kuhling H. Fizik El Kitabı. Başına. German, M.: Mir, 1982, s.475 (Tablo 39); İletkenlik değerleri dirençten hesaplanır ve 3 anlamlı rakama yuvarlanır.

Edebiyat

  • A. N. Matveev. Elektrik ve manyetizma. (İlk baskı M.: Yüksekokul, 1983. 463 s.)

elektriksel iletkenlik, elektriksel iletkenlik, şekerin elektriksel iletkenliği

Elektriksel İletkenlik Hakkında Bilgiler

Elektrik devresinin iki kolunun Şekil 2'de gösterildiği gibi paralel bağlanmasına izin verin. 1.21. Dirençleri ve bağlı oldukları voltaj biliniyorsa, her birindeki akım Ohm kanunu kullanılarak bulunabilir. Toplam akım, yani devrenin dallanmamış kısmındaki akım ise akımların toplamına eşittir.

Bu, toplam akımın aşağıdaki şekilde hesaplanabileceği anlamına gelir:

Her iki dal için (paralel bağlantıda) U voltajının aynı olduğunu lütfen unutmayın.

Benzer şekilde, iki değil üç veya daha fazla paralel dalın olması durumunda toplam akımı hesaplayabilirsiniz.

Pirinç. 1.21. Paralel bağlı iki direnç. Devrenin dallanmamış bir bölümünde akım, paralel dallardaki akımların toplamına eşittir.

Örnek 1. Ω ve Ω dirençli iki paralel dal 300 V'luk bir gerilime bağlanmıştır. Toplam akımı bulun (devrenin dallanmamış kısmındaki akım).

Reşevi e.Toplam akım

Birkaç paralel dalın olduğu durumlarda ve toplam akımı bulmanız gerektiğinde iletkenlik kavramını kullanmak uygundur.

İletkenlik direncin tersidir:

İletkenlik genellikle Latin harfi G ile gösterilir:

İletkenlik birimi karşılıklıdır; Ayrıca Siemens (Cm) özel iletkenlik birimi de bulunmaktadır.

Devrenin herhangi bir bölümünün direnci 100 Ohm ise iletkenliği eşittir, direnç 1/2 Ohm ise iletkenliği

Yukarıdan, voltajı dirence bölmek yerine iletkenlikle çarpabileceğiniz görülebilir. Bu yüzden

İki paralel dal olması durumunda artık toplam akımı şu şekilde ifade edebiliriz:

Ancak voltajı (her iki dal için de aynı) iletkenliklerin toplamı ile çarparsak aynı sonucu elde ederiz:

İki dal hakkında söylenen her şey, daha fazla sayıda paralel dal durumu için de geçerlidir: toplam akım, uygulanan voltajın tüm paralel dalların iletkenliklerinin toplamı ile çarpımına eşittir.

Bundan, bir dizi paralel dalın toplam iletkenliğinin, bu dalların iletkenliklerinin toplamına eşit olduğu sonucuna varıyoruz.

Paralel dalların eşdeğer dirence sahip dallarla değiştirilmesi. Tüm paralel dalları, devrenin dallanmamış kısmındaki akımı değiştirmeyecek kadar dirençli bir dalla değiştirmek istiyorsak, bu direnci tüm paralel dalların iletkenliklerinin toplamına bölünen bire eşit yapmamız gerekir.

Bu dirence paralel dal eşdeğer direnci denir.

Paralel bağlantı durumunda

Örnek 2. İletkenlik kavramını kullanarak önceki örnekte ortaya çıkan problemi çözelim. Ohm dirençli iki paralel dal 300 V'luk bir gerilime bağlanır.

Toplam akımı bulun.

Çözüm. İletkenliği hesaplıyoruz:

birinci dalın iletkenliği

iletkenlik ikinci

toplam iletkenlik

Toplam akım, voltajın iletkenliklerin toplamı ile çarpımına eşittir:

Örnek 3. Ohm ve Ohm dirençli iki dal, 240 V'luk bir gerilime paralel olarak bağlanmıştır. Eşdeğer direnci bulun ve toplam akımı hesaplayın.

Eşdeğer direnç

Toplam akım, voltajın eşdeğer dirence bölünmesine eşittir:

Cevabı bulduk. Aşağıdaki gibi kontrol edelim:

ilk şubede mevcut

ikinci daldaki akım

Toplamları aslında yukarıda bulunan toplam akıma eşittir:

Bir dizi paralel dalın toplam eşdeğer direnci her zaman bu dalların her birinin direncinden daha az olmalıdır. Nitekim yeni bir dal bağlayarak akım için yeni bir yol yaratırız, iletkenliği artırırız ve direnç ile iletkenlik karşılıklı olarak ters niceliklerdir.

İki önemli özel duruma dikkat çekelim. Aynı dirence sahip birkaç dal paralel bağlanırsa, böyle bir devrenin eşdeğer direnci, bir dalın direncinin dal sayısına bölünmesiyle bulunabilir.

Yani örneğin sekiz adet 100 Ohm'luk lamba paralel bağlandığında sekiz lambanın direncine eşdeğer direnç şuna eşittir:

İki paralel kolun toplam direnci. Farklı dirençlere sahip iki (ancak daha fazla değil) dal paralel bağlanırsa, eşdeğer direnç (toplam direnç), bu iki direncin çarpımının toplamlarına bölünmesine eşittir:



 

Okumak faydalı olabilir: