Materiallarning elektron o'tkazuvchanligi. Turli moddalarning elektr o'tkazuvchanligi

Uzunlik va masofani o'zgartirgich Massa konvertori Ommaviy mahsulotlar va oziq-ovqat mahsulotlarining hajm o'lchovlarini o'zgartirgich Maydon konvertori Pazandachilik retseptlarida hajm va o'lchov birliklari konvertori Harorat konvertori Bosim, mexanik kuchlanish, Yang moduli konvertori Energiya va ish konvertori Quvvat konvertori Kuch konvertori Vaqt konvertori Chiziqli tezlikni o'zgartirgich Yassi burchakli konvertor issiqlik samaradorligi va yoqilg'i samaradorligi Turli xil sanoq tizimlarida raqamlarning konvertori Axborot miqdori o'lchov birliklarining konvertori Valyuta kurslari Ayollar kiyimi va poyafzal o'lchamlari Erkaklar kiyimi va poyafzal o'lchamlari Burchak tezligi va aylanish chastotasi konvertori Tezlashtirish konvertori Burchak tezlatish konvertori Zichlik konvertori Maxsus hajm konvertori Inertsiya momenti Kuch konvertori momenti Moment konvertori Yonish konvertorining solishtirma issiqligi (massa bo'yicha) Yonish konvertorining energiya zichligi va solishtirma issiqligi (hajm bo'yicha) Harorat farqini o'zgartirgich Termal kengayish koeffitsienti Termal qarshilik konvertori Issiqlik o'tkazuvchanlik konvertori Maxsus issiqlik sig'im konvertori Energiya ta'siri va issiqlik radiatsiyasi quvvat konvertori Issiqlik oqimi zichligi konvertori Issiqlik oqimining zichligi konvertori Issiqlik oqimining zichligi konvertori Hajm oqimi konvertori Massa oqimi konvertori Molyar oqim konvertori Massa oqimi zichligi konvertori Molyar konsentratsiya konvertori Eritma konvertoridagi massa konsentratsiyasi Dinamik (mutlaq) Yopishqoqlik konvertori Kinematik yopishqoqlik konvertori Yuzaki kuchlanish konvertori Bug' o'tkazuvchanligi konvertori Suv bug'i oqimi zichligi konvertori Ovoz darajasi konvertori Mikrofon sezgirligi konvertori Ovoz bosimi darajasi konvertori (SPL) Tanlanishi mumkin bo'lgan havola bosimi yorug'lik konvertori Yorug'lik intensivligi konvertori va chastota konvertori. To‘lqin uzunligi konvertori Dioptri quvvati va fokus uzunligi dioptrisi Quvvat va linzani kattalashtirish (×) konvertor elektr zaryadi Chiziqli zaryad zichligi konvertori Yuzaki zaryad zichligi konvertori Hajmi zaryad zichligi konvertori Elektr toki konvertori Chiziqli oqim zichligi konvertori Yuzaki oqim zichligi konvertori Elektr maydon kuchlanishi potentsial konvertori va elektrosta Elektr qarshiligini o'zgartirgich Elektr qarshiligini o'zgartiruvchi Elektr o'tkazuvchanligini o'zgartiruvchi Elektr o'tkazuvchanligini o'zgartiruvchi Elektr sig'imini indüktans konvertori Amerika sim o'lchagich konvertori dBm (dBm yoki dBm), dBV (dBV), vatt va boshqalardagi darajalar. birlik Magnetomotive kuch o'zgartirgich Magnit maydon kuchini o'zgartiruvchi Magnit oqim konvertori Magnit induksion konvertor Radiatsiya. Ionlashtiruvchi nurlanish so'rilgan doza tezligini o'zgartiruvchi Radioaktivlik. Radioaktiv parchalanish konvertori Radiatsiya. EHM dozasi konvertori Radiatsiya. Yutilgan dozani o'zgartiruvchi O'nlik prefiks konvertori Ma'lumotlarni uzatish Tipografiya va tasvirni qayta ishlash birligi konvertori Yog'och hajm birligi konvertori Molyar massani hisoblash D. I. Mendeleev kimyoviy elementlarning davriy jadvali

1 an'anaviy elektr o'tkazuvchanligi birligi = 0,0001 siemens boshiga [S/m]

Dastlabki qiymat

O'zgartirilgan qiymat

siemens boshiga metr pikosiemens metr mo metr mo per santimetr abmo metr abmo santimetr statmo metr boshiga statmo santimetr boshiga siemens santimetrga milliziemens santimetrga millisiemens santimetrga mikrosiemens metrga mikrosiemens santimetrga mikrosiemens santimetrga mikrosiemens konventsiyali elektr o‘tkazuvchanlikning konventsiyali birligi , koeffitsienti. qayta hisoblash 700 ppm, koeffitsient. qayta hisoblash 500 ppm, koeffitsient. qayta hisoblash 640 TDS, ppm, koeffitsient. qayta hisoblash 640 TDS, ppm, koeffitsient. qayta hisoblash 550 TDS, ppm, koeffitsient. qayta hisoblash 500 TDS, ppm, koeffitsient. qayta hisoblash 700

Hajmi zaryad zichligi

Elektr o'tkazuvchanligi haqida ko'proq ma'lumot

Kirish va ta'riflar

Maxsus elektr o'tkazuvchanligi (yoki elektr o'tkazuvchanligi) moddaning elektr tokini o'tkazish yoki uning ichidagi elektr zaryadlarini harakatlantirish qobiliyatining o'lchovidir. Bu oqim zichligining elektr maydon kuchiga nisbati. Agar tomoni 1 metr bo'lgan Supero'tkazuvchilar materialning kubini ko'rib chiqsak, u holda o'tkazuvchanlik bu kubning ikki qarama-qarshi tomoni o'rtasida o'lchangan elektr o'tkazuvchanligiga teng bo'ladi.

Maxsus o'tkazuvchanlik o'tkazuvchanlik bilan quyidagi formula bilan bog'liq:

G = s (A/l)

Qayerda G- elektr o'tkazuvchanligi, σ - o'ziga xos elektr o'tkazuvchanligi, A- o'tkazgichning elektr tokining yo'nalishiga perpendikulyar kesimi va l- o'tkazgichning uzunligi. Ushbu formula har qanday silindr yoki prizma shaklidagi o'tkazgich bilan ishlatilishi mumkin. E'tibor bering, bu formuladan to'rtburchaklar parallelepiped uchun ham foydalanish mumkin, chunki bu prizmaning maxsus holati bo'lib, uning asosi to'rtburchakdir. Eslatib o'tamiz, elektr o'tkazuvchanligi elektr qarshiligining o'zaro ta'siridir.

Fizika va texnologiyadan uzoq odamlar uchun o'tkazgichning o'tkazuvchanligi va moddaning o'ziga xos o'tkazuvchanligi o'rtasidagi farqni tushunish qiyin bo'lishi mumkin. Ayni paytda, albatta, bu turli xil jismoniy miqdorlar. O'tkazuvchanlik ma'lum bir o'tkazgich yoki qurilmaning (masalan, rezistor yoki qoplamali vanna) xususiyatidir, o'tkazuvchanlik esa ushbu o'tkazgich yoki qurilma ishlab chiqarilgan materialning o'ziga xos xususiyatidir. Misol uchun, mis ob'ektining shakli va hajmi qanday o'zgarishidan qat'i nazar, misning o'tkazuvchanligi har doim bir xil bo'ladi. Shu bilan birga, mis simning o'tkazuvchanligi uning uzunligi, diametri, massasi, shakli va boshqa ba'zi omillarga bog'liq. Albatta, yuqori o'tkazuvchanlikka ega bo'lgan materiallardan tayyorlangan o'xshash narsalar yuqori o'tkazuvchanlikka ega (har doim ham emas).

Xalqaro birliklar tizimida (SI) elektr o'tkazuvchanlik birligi hisoblanadi Siemens boshiga metr (S/m). Unga kiritilgan o'tkazuvchanlik birligi nemis olimi, ixtirochi va tadbirkori Verner fon Simens (1816-1892) sharafiga nomlangan. 1847 yilda u tomonidan asos solingan Siemens AG (Siemens) elektr, elektron, energiya, transport va tibbiy asbob-uskunalar ishlab chiqaruvchi yirik kompaniyalardan biridir.

Elektr o'tkazuvchanlik diapazoni juda keng: shisha (aytmoqchi, qizdirilsa, elektr tokini yaxshi o'tkazadi) yoki polimetil metakrilat (pleksiglas) kabi yuqori qarshilikka ega materiallardan kumush, mis yoki oltin kabi juda yaxshi o'tkazgichlargacha. Elektr o'tkazuvchanligi zaryadlar soni (elektronlar va ionlar), ularning harakat tezligi va ular ko'tara oladigan energiya miqdori bilan belgilanadi. Masalan, qoplamali vannalarda ishlatiladigan turli moddalarning suvli eritmalari o'rtacha o'tkazuvchanlik qiymatlariga ega. O'rtacha o'tkazuvchanlik qiymatlariga ega elektrolitlarning yana bir misoli tananing ichki muhiti (qon, plazma, limfa va boshqa suyuqliklar).

Metallar, yarimo'tkazgichlar va dielektriklarning o'tkazuvchanligi Fizikaviy miqdorni o'zgartiruvchi veb-saytining quyidagi maqolalarida batafsil muhokama qilinadi: va elektr o'tkazuvchanligi. Ushbu maqolada biz elektrolitlarning o'ziga xos o'tkazuvchanligini, shuningdek, uni o'lchash usullari va oddiy uskunalarini batafsil ko'rib chiqamiz.

Elektrolitlarning o'ziga xos elektr o'tkazuvchanligi va uni o'lchash

Zaryadlangan ionlarning harakati natijasida elektr toki paydo bo'ladigan suvli eritmalarning o'ziga xos o'tkazuvchanligi zaryad tashuvchilar soni (eritmadagi moddaning kontsentratsiyasi), ularning harakat tezligi (ionlarning harakatchanligi) bilan belgilanadi. haroratga bog'liq) va ular olib yuradigan zaryad (ionlarning valentligi bilan belgilanadi). Shuning uchun ko'pchilik suvli eritmalarda konsentratsiyaning oshishi ionlar sonining ko'payishiga va natijada o'tkazuvchanlikning oshishiga olib keladi. Biroq, ma'lum bir maksimal darajaga etgandan so'ng, eritmaning o'ziga xos o'tkazuvchanligi eritma konsentratsiyasining yanada oshishi bilan kamayishni boshlashi mumkin. Shuning uchun bir xil tuzning ikki xil konsentratsiyasi bo'lgan eritmalar bir xil o'tkazuvchanlikka ega bo'lishi mumkin.

Harorat o'tkazuvchanlikka ham ta'sir qiladi, chunki harorat oshishi bilan ionlar tezroq harakatlanadi, natijada o'tkazuvchanlik kuchayadi. Toza suv elektr tokini yomon o'tkazuvchi hisoblanadi. Muvozanatda havodan karbonat angidridni o'z ichiga olgan va umumiy minerallashuvi 10 mg / l dan kam bo'lgan oddiy distillangan suvning o'ziga xos elektr o'tkazuvchanligi taxminan 20 mS / sm ni tashkil qiladi. Turli xil eritmalarning o'ziga xos o'tkazuvchanligi quyidagi jadvalda keltirilgan.

Eritmaning o'ziga xos o'tkazuvchanligini aniqlash uchun qarshilik o'lchagich (ohmmetr) yoki o'tkazuvchanlik ishlatiladi. Bu deyarli bir xil qurilmalar bo'lib, faqat o'lchovda farqlanadi. Ikkalasi ham qurilma batareyasidan elektr toki oqib o'tadigan kontaktlarning zanglashiga olib keladigan qismidagi kuchlanishning pasayishini o'lchaydi. O'lchangan o'tkazuvchanlik qiymati qo'lda yoki avtomatik ravishda o'ziga xos o'tkazuvchanlikka aylantiriladi. Bu o'lchash moslamasi yoki sensorning jismoniy xususiyatlarini hisobga olgan holda amalga oshiriladi. O'tkazuvchanlik datchiklari oddiygina ishlab chiqilgan: ular elektrolitga botirilgan bir juft (yoki ikki juft) elektroddir. O'tkazuvchanlikni o'lchash uchun sensorlar bilan tavsiflanadi o'tkazuvchanlik sensori doimiysi, bu eng oddiy holatda elektrodlar orasidagi masofaning nisbati sifatida aniqlanadi D oqim oqimiga perpendikulyar bo'lgan maydonga (elektrodga). A

Agar elektrodlarning maydoni ular orasidagi masofadan sezilarli darajada katta bo'lsa, bu formula yaxshi ishlaydi, chunki bu holda elektr tokining katta qismi elektrodlar orasidan oqadi. Misol: 1 kub santimetr suyuqlik uchun K = D/A= 1 sm/1 sm² = 1 sm⁻¹. E'tibor bering, nisbatan katta masofada joylashgan kichik elektrodlari bo'lgan o'tkazuvchanlik sensorlari 1,0 sm⁻¹ va undan yuqori sensorning doimiy qiymatlari bilan tavsiflanadi. Shu bilan birga, bir-biriga yaqin joylashgan nisbatan katta elektrodlari bo'lgan sensorlar 0,1 sm⁻¹ yoki undan kam doimiy qiymatga ega. Turli xil qurilmalarning elektr o'tkazuvchanligini o'lchash uchun sensor doimiysi 0,01 dan 100 sm⁻¹ gacha.

Nazariy sensor doimiysi: chap - K= 0,01 sm⁻¹, o'ngda - K= 1 sm⁻¹

O'lchangan o'tkazuvchanlikdan o'tkazuvchanlikni olish uchun quyidagi formuladan foydalaniladi:

s = K ∙ G

σ - eritmaning solishtirma o'tkazuvchanligi S/sm;

K- sm⁻¹ da sensor doimiysi;

G- siemensdagi sensorning o'tkazuvchanligi.

Sensor konstantasi odatda uning geometrik o'lchamlari bo'yicha hisoblanmaydi, lekin ma'lum o'tkazuvchanlik eritmasi yordamida ma'lum bir o'lchash moslamasida yoki ma'lum o'lchov moslamasida o'lchanadi. Ushbu o'lchangan qiymat o'tkazuvchanlik o'lchagichga kiritiladi, u eritmaning o'lchangan o'tkazuvchanligi yoki qarshilik qiymatlaridan avtomatik ravishda o'tkazuvchanlikni hisoblaydi. O'tkazuvchanlik eritmaning haroratiga bog'liq bo'lganligi sababli, uni o'lchash uchun asboblar ko'pincha haroratni o'lchaydigan va o'lchovlarning avtomatik harorat kompensatsiyasini ta'minlaydigan, ya'ni natijalarni 25 ° C standart haroratgacha normallashtiradigan harorat sensorini o'z ichiga oladi. .

O'tkazuvchanlikni o'lchashning eng oddiy usuli - eritma ichiga botirilgan ikkita tekis elektrodga kuchlanish qo'llash va oqim oqimini o'lchash. Ushbu usul potentsiometrik deb ataladi. Ohm qonuniga ko'ra, o'tkazuvchanlik G tokning nisbati hisoblanadi I kuchlanishga U:

Biroq, hamma narsa yuqorida aytib o'tilganidek oddiy emas - o'tkazuvchanlikni o'lchashda ko'plab muammolar mavjud. Agar to'g'ridan-to'g'ri oqim ishlatilsa, ionlar elektrodlarning sirtlarida to'planadi. Bundan tashqari, elektrodlarning yuzalarida kimyoviy reaktsiya paydo bo'lishi mumkin. Bu elektrodlarning sirtlarida polarizatsiya qarshiligining oshishiga olib keladi, bu esa, o'z navbatida, noto'g'ri natijalarga olib keladi. Agar siz, masalan, natriy xlorid eritmasining qarshiligini an'anaviy tekshirgich bilan o'lchashga harakat qilsangiz, raqamli qurilma displeyidagi ko'rsatkichlar qarshilik kuchayishi yo'nalishi bo'yicha qanday tez o'zgarishini aniq ko'rasiz. Polarizatsiya ta'sirini bartaraf etish uchun ko'pincha to'rtta elektrodning sensori dizayni ishlatiladi.

Agar o'lchashda to'g'ridan-to'g'ri oqim o'rniga o'zgaruvchan tokdan foydalansangiz va hatto o'tkazuvchanlikka qarab chastotani moslashtirsangiz, polarizatsiyani ham oldini olish yoki har qanday holatda kamaytirish mumkin. Past chastotalar past o'tkazuvchanlikni o'lchash uchun ishlatiladi, bu erda polarizatsiya ta'siri kichikdir. Yuqori o'tkazuvchanlikni o'lchash uchun yuqori chastotalar qo'llaniladi. Odatda, chastota o'lchash jarayonida eritmaning olingan o'tkazuvchanlik qiymatlarini hisobga olgan holda avtomatik ravishda o'rnatiladi. Zamonaviy raqamli ikki elektrodli o'tkazuvchanlik o'lchagichlari odatda murakkab AC oqim to'lqin shakllari va harorat kompensatsiyasidan foydalanadi. Ular zavodda kalibrlanadi, lekin ish paytida qayta kalibrlash ko'pincha talab qilinadi, chunki o'lchash xujayrasi (sensor) doimiysi vaqt o'tishi bilan o'zgaradi. Masalan, sensorlar ifloslanganda yoki elektrodlar fizik va kimyoviy o'zgarishlarga uchraganda o'zgarishi mumkin.

An'anaviy ikki elektrodli o'tkazuvchanlik o'lchagichida (bu bizning tajribamizda foydalanamiz) ikkita elektrod o'rtasida o'zgaruvchan kuchlanish qo'llaniladi va elektrodlar orasidagi oqim o'lchanadi. Ushbu oddiy usulning bir kamchiligi bor - nafaqat eritmaning qarshiligi, balki elektrodlarning polarizatsiyasi natijasida kelib chiqadigan qarshilik ham o'lchanadi. Polarizatsiya ta'sirini minimallashtirish uchun to'rt elektrodli sensorli dizayn ishlatiladi, shuningdek elektrodlarni platina qora rang bilan qoplaydi.

Umumiy minerallashuv

Aniqlash uchun ko'pincha elektr o'tkazuvchanligini o'lchash asboblari qo'llaniladi umumiy minerallashuv yoki qattiq moddalar miqdori(ing. jami erigan qattiq moddalar, TDS). Bu turli shakllarda suyuqlik tarkibidagi organik va noorganik moddalarning umumiy miqdorining o'lchovidir: ionlangan, molekulyar (erigan), kolloid va suspenziyadagi (eritilmagan). Eritmalarga har qanday noorganik tuzlar kiradi. Asosan bular xloridlar, bikarbonatlar va kaltsiy, kaliy, magniy, natriy sulfatlari, shuningdek, suvda erigan ba'zi organik moddalardir. Umumiy mineralizatsiya sifatida tasniflash uchun moddalar erigan yoki g'ovak diametri 2 mikrometrdan kam bo'lgan filtrlardan o'tadigan juda nozik zarralar shaklida bo'lishi kerak. Eritmada doimo suspenziyalangan, lekin bunday filtrdan o'tolmaydigan moddalar deyiladi to'xtatilgan qattiq moddalar(ing. jami toʻxtatilgan qattiq moddalar, TSS). Umumiy to'xtatilgan qattiq moddalar suv sifatini aniqlash uchun o'lchanadi.

Qattiq moddalar miqdorini o'lchashning ikkita usuli mavjud: gravimetrik tahlil, bu eng aniq usul va o'tkazuvchanlikni o'lchash. Birinchi usul eng aniq, ammo ko'p vaqt va laboratoriya jihozlarini talab qiladi, chunki quruq qoldiqni olish uchun suv bug'lanishi kerak. Bu odatda laboratoriya sharoitida 180 ° C da amalga oshiriladi. To'liq bug'langandan so'ng, qoldiq aniq tarozida tortiladi.

Ikkinchi usul gravimetrik tahlil kabi aniq emas. Biroq, bu juda qulay, keng tarqalgan va eng tezkor usul, chunki bu oddiy o'tkazuvchanlik va haroratni o'lchash arzon o'lchov vositasi bilan bir necha soniya ichida amalga oshiriladi. Maxsus elektr o'tkazuvchanligini o'lchash usuli suvning solishtirma o'tkazuvchanligi to'g'ridan-to'g'ri unda erigan ionlangan moddalar miqdoriga bog'liq bo'lganligi sababli ishlatilishi mumkin. Bu usul ayniqsa ichimlik suvi sifatini kuzatish yoki eritmadagi ionlarning umumiy sonini baholash uchun qulaydir.

O'lchangan o'tkazuvchanlik eritmaning haroratiga bog'liq. Ya'ni, harorat qancha yuqori bo'lsa, o'tkazuvchanlik shunchalik yuqori bo'ladi, chunki harorat ko'tarilganda eritmadagi ionlar tezroq harakatlanadi. Haroratga bog'liq bo'lmagan o'lchovlarni olish uchun standart (mos yozuvlar) harorat tushunchasi qo'llaniladi, unga o'lchov natijalari kamayadi. Malumot harorati turli haroratlarda olingan natijalarni solishtirish imkonini beradi. Shunday qilib, o'tkazuvchanlik o'lchagichi haqiqiy o'tkazuvchanlikni o'lchashi mumkin va keyin natijani avtomatik ravishda 20 yoki 25 ° C mos yozuvlar haroratiga moslashtiradigan tuzatish funktsiyasidan foydalanishi mumkin. Agar juda yuqori aniqlik talab etilsa, namunani inkubatorga qo'yish mumkin, keyin o'lchagichni o'lchovlarda ishlatiladigan bir xil haroratda kalibrlash mumkin.

Ko'pgina zamonaviy o'tkazuvchanlik o'lchagichlarida haroratni to'g'rilash va haroratni o'lchash uchun ishlatiladigan o'rnatilgan harorat sensori mavjud. Eng ilg'or asboblar o'tkazuvchanlik, qarshilik, sho'rlanish, umumiy sho'rlanish va kontsentratsiya birliklarida o'lchangan qiymatlarni o'lchash va ko'rsatishga qodir. Biroq, biz yana bir bor ta'kidlaymizki, ushbu qurilmalarning barchasi faqat o'tkazuvchanlik (qarshilik) va haroratni o'lchaydi. Displeyda ko'rsatilgan barcha jismoniy miqdorlar qurilma tomonidan o'lchangan haroratni hisobga olgan holda hisoblab chiqiladi, u avtomatik haroratni qoplash va o'lchangan qiymatlarni standart haroratga etkazish uchun ishlatiladi.

Tajriba: umumiy minerallashuv va o'tkazuvchanlikni o'lchash

Nihoyat, biz arzon TDS-3 umumiy mineralizatsiya o'lchagich (shuningdek, salinometr, salinometr yoki o'tkazuvchanlik o'lchagich deb ataladi) yordamida o'tkazuvchanlikni o'lchash uchun bir nechta tajribalar o'tkazamiz. EBay-da "nomsiz" TDS-3 qurilmasining narxi, shu jumladan etkazib berish, yozish paytida 3,00 AQSh dollaridan kam. Aynan bir xil qurilma, lekin ishlab chiqaruvchining nomi bilan 10 barobar qimmat turadi. Ammo bu brend uchun pul to'lashni yaxshi ko'radiganlar uchun, garchi ikkala qurilma ham bitta zavodda ishlab chiqarilishi ehtimoli juda yuqori. TDS-3 haroratni qoplashni amalga oshiradi va bu maqsadda elektrodlar yonida joylashgan harorat sensori bilan jihozlangan. Shuning uchun uni termometr sifatida ham ishlatish mumkin. Yana bir bor ta'kidlash kerakki, qurilma aslida mineralizatsiyani o'zi emas, balki ikkita simli elektrodlar orasidagi qarshilik va eritmaning haroratini o'lchaydi. U kalibrlash omillari yordamida qolgan hamma narsani avtomatik ravishda hisoblab chiqadi.

Umumiy mineralizatsiya hisoblagichi qattiq moddalar miqdorini aniqlashga yordam beradi, masalan, ichimlik suvi sifatini kuzatish yoki akvarium yoki chuchuk suv havzasidagi suvning sho'rligini aniqlash. Bundan tashqari, filtr yoki membranani almashtirish vaqti kelganini bilish uchun suvni filtrlash va tozalash tizimlarida suv sifatini kuzatish uchun ham foydalanish mumkin. Asbob zavodda 342 ppm (milliondagi qism yoki mg/l) natriy xlorid eritmasi, NaCl bilan kalibrlangan. Qurilmaning o'lchash diapazoni 0–9990 ppm yoki mg/l ni tashkil qiladi. PPM - millionga qism, nisbiy qiymatlarning o'lchovsiz o'lchov birligi, asosiy ko'rsatkichning 1 10⁻⁶ ga teng. Misol uchun, 1 000 000 mg = 5 ppm yoki ppm da 5 mg / kg = 5 mg massa konsentratsiyasi. Foiz yuzdan bir bo'lgani kabi, ppm milliondan birdir. Foizlar va ppm ma'no jihatidan juda o'xshash. Milliondagi qismlar, foizlardan farqli o'laroq, juda zaif eritmalar konsentratsiyasini ko'rsatish uchun foydalidir.

Qurilma ikkita elektrod orasidagi elektr o'tkazuvchanligini o'lchaydi (ya'ni qarshilikning o'zaro nisbati), so'ngra yuqoridagi o'tkazuvchanlik formulasidan foydalanib, sensorning doimiyligini hisobga olgan holda natijani o'ziga xos elektr o'tkazuvchanligiga aylantiradi (ingliz adabiyotida EC qisqartmasi ko'pincha ishlatiladi). K, so'ngra hosil bo'lgan o'tkazuvchanlikni 500 konversiya koeffitsientiga ko'paytirish orqali yana bir konvertatsiyani amalga oshiradi. Natijada millionda (ppm) qismlarda umumiy sho'rlanish qiymati. Quyida bu haqda batafsil ma'lumot.

Ushbu umumiy mineralizatsiya o'lchagichni yuqori tuzli suv sifatini tekshirish uchun ishlatib bo'lmaydi. Tuz miqdori yuqori bo'lgan moddalarga ba'zi ovqatlar (normal tuz miqdori 10 g / l bo'lgan oddiy sho'rva) va dengiz suvi misol bo'ladi. Ushbu qurilma o'lchashi mumkin bo'lgan natriy xloridning maksimal konsentratsiyasi 9990 ppm yoki taxminan 10 g / l ni tashkil qiladi. Bu oziq-ovqatlardagi tuzning odatiy konsentratsiyasi. Ushbu qurilma dengiz suvining sho'rligini ham o'lchay olmaydi, chunki u odatda 35 g/l yoki 35 000 ppm ni tashkil qiladi, bu qurilma o'lchashi mumkin bo'lganidan ancha yuqori. Agar siz bunday yuqori konsentratsiyani o'lchashga harakat qilsangiz, asbob Err xato xabarini ko'rsatadi.

TDS-3 sho'rlanish o'lchagichi o'ziga xos o'tkazuvchanlikni o'lchaydi va kalibrlash va konsentratsiyaga o'tkazish uchun "500 shkalasi" (yoki "NaCl shkalasi") deb nomlanadi. Bu shuni anglatadiki, ppm konsentratsiyasini olish uchun mS / sm dagi o'tkazuvchanlik qiymati 500 ga ko'paytiriladi. Ya'ni, masalan, 1,0 mS / sm 500 ga ko'paytirilib, 500 ppm olinadi. Turli sohalar turli xil o'lchovlardan foydalanadilar. Masalan, gidroponikada uchta shkala qo'llaniladi: 500, 640 va 700. Ularning orasidagi farq faqat foydalanishda. 700 shkalasi eritmadagi kaliy xlorid kontsentratsiyasini o'lchashga asoslangan va o'ziga xos o'tkazuvchanlikni konsentratsiyaga aylantirish quyidagicha amalga oshiriladi:

1,0 mS/sm x 700 700 ppm beradi

640 shkalasi mS ni ppm ga aylantirish uchun 640 konvertatsiya koeffitsientidan foydalanadi:

1,0 mS/sm x 640 640 ppm beradi

Tajribamizda birinchi navbatda distillangan suvning umumiy minerallashuvini o'lchaymiz. Sho'rlanish o'lchagich 0 ppm ni ko'rsatadi. Multimetr 1,21 MOhm qarshilikni ko'rsatadi.

Tajriba uchun 1000 ppm konsentratsiyali natriy xlorid NaCl eritmasini tayyorlaymiz va konsentratsiyani TDS-3 yordamida o'lchaymiz. 100 ml eritma tayyorlash uchun biz 100 mg natriy xloridni eritib, 100 ml ga distillangan suv qo'shishimiz kerak. 100 mg natriy xloridni torting va uni o'lchash tsilindriga soling, ozgina distillangan suv qo'shing va tuz to'liq eriguncha aralashtiriladi. Keyin 100 ml belgisigacha suv qo'shing va yana yaxshilab aralashtiring.

Xuddi shu materialdan tayyorlangan va TDS-3 elektrodlari bilan bir xil o'lchamdagi ikkita elektrod orasidagi qarshilikni o'lchash; multimetr 2,5 kOm ni ko'rsatadi

O'tkazuvchanlikni eksperimental ravishda aniqlash uchun biz bir xil materialdan va TDS-3 elektrodlari bilan bir xil o'lchamdagi ikkita elektroddan foydalandik. O'lchangan qarshilik 2,5 KOhm edi.

Endi biz natriy xloridning qarshiligi va ppm kontsentratsiyasini bilganimizdan so'ng, yuqoridagi formuladan foydalanib, TDS-3 sho'rligi o'lchagichining hujayra konstantasini taxminan hisoblashimiz mumkin:

K = s/G= 2 mS/sm x 2,5 kOm = 5 sm⁻¹

Ushbu 5 sm⁻¹ qiymati quyida ko'rsatilgan elektrod o'lchamlari bilan TDS-3 o'lchash katakchasining hisoblangan doimiy qiymatiga yaqin (rasmga qarang).

  • D = 0,5 sm - elektrodlar orasidagi masofa;
  • Vt = 0,14 sm - elektrodlarning kengligi
  • L = 1,1 sm - elektrodlarning uzunligi

TDS-3 sensori doimiysi K = D/A= 0,5/0,14x1,1 = 3,25 sm⁻¹. Bu yuqorida olingan qiymatdan unchalik farq qilmaydi. Eslatib o'tamiz, yuqoridagi formula faqat sensor konstantasini taxminiy baholash imkonini beradi.

O'lchov birliklarini bir tildan boshqa tilga tarjima qilish sizga qiyinchilik tug'diradimi? Hamkasblar sizga yordam berishga tayyor. TCTerms-da savol qoldiring va bir necha daqiqa ichida siz javob olasiz.

Elektr o'tkazuvchanligi haqida gapirish uchun biz elektr tokining tabiatini esga olishimiz kerak. Shunday qilib, har qanday modda elektr maydoniga joylashtirilsa, zaryadlar harakat qiladi. Bu harakat elektr maydonining harakatini qo'zg'atadi. Bu elektr toki bo'lgan elektronlar oqimidir. Maktab fizikasi darslaridan ma'lumki, joriy kuch Amperda o'lchanadi va lotin I harfi bilan belgilanadi. 1 A elektr tokini ifodalaydi, unda 1 Kulon zaryadi bir soniyaga teng vaqt ichida o'tadi.

Elektr toki bir necha turda bo'ladi, xususan:

  • har qanday vaqtda harakatning indikatori va traektoriyasiga nisbatan o'zgarmaydigan to'g'ridan-to'g'ri oqim;
  • vaqt o'tishi bilan uning indikatori va traektoriyasini o'zgartiradigan o'zgaruvchan tok (generatorlar va transformatorlar tomonidan ishlab chiqariladi);
  • pulsatsiyalanuvchi oqim kattalikdagi o'zgarishlarga uchraydi, lekin uning yo'nalishini o'zgartirmaydi.
Elektr maydonining ta'siri ostida har xil turdagi materiallar elektr tokini o'tkazishga qodir. Bu xususiyat deyiladi elektr o'tkazuvchanligi, bu har bir modda uchun individualdir.

Elektr o'tkazuvchanlik ko'rsatkichi kristall tarmoq, molekulalar yoki atomlar bilan aloqasi bo'lmagan materialdagi erkin harakatlanuvchi zaryadlarning tarkibiga bevosita bog'liq.

Shunday qilib, oqim o'tkazuvchanligi darajasiga ko'ra, materiallar quyidagi turlarga bo'linadi:

  • o'tkazgichlar;
  • dielektriklar;
  • yarimo'tkazgichlar.
Eng yuqori elektr o'tkazuvchanligi o'tkazgichlarga xosdir. Ular metallar yoki elektrolitlar shaklida taqdim etiladi. Metall o'tkazgichlar ichida oqim erkin zaryadlangan zarrachalarning harakatidan kelib chiqadi, shuning uchun metallarning elektr o'tkazuvchanligi elektrondir. Elektrolitlar ionlarning harakatlanishi natijasida yuzaga keladigan ion elektr o'tkazuvchanligi bilan tavsiflanadi.

Yuqori elektr o'tkazuvchanligi elektron nazariyada talqin qilinadi. Shunday qilib, elektronlar yadrolar bilan zaif valentlik aloqasi tufayli o'tkazgich bo'ylab atomlar orasida aylanadi. Ya'ni, metall ichidagi erkin harakatlanuvchi zaryadlangan zarralar atomlar orasidagi bo'shliqlarni qoplaydi va xaotik harakat bilan tavsiflanadi. Agar metall o'tkazgich elektr maydoniga joylashtirilsa, elektronlar musbat zaryad bilan qutbga o'tib, o'z harakatida tartibni oladi. Aynan shu tufayli elektr toki hosil bo'ladi. Kosmosda elektr maydonining tarqalish tezligi yorug'lik tezligiga o'xshaydi. Aynan shu tezlikda elektr toki o'tkazgich ichida harakat qiladi. Shuni ta'kidlash kerakki, bu elektronlarning o'zlarining harakat tezligi emas (ularning tezligi juda kichik va maksimal bir necha mm / sek ga teng), balki butun modda bo'ylab elektr energiyasini taqsimlash tezligi.

Zaryadlar o'tkazgich ichida erkin harakat qilganda, ular yo'lda turli mikrozarrachalarga duch keladilar va ular bilan to'qnashadi va ularga ma'lum energiya uzatiladi. Supero'tkazuvchilar issiqlikni boshdan kechirishlari ma'lum. Bu aniq sodir bo'ladi, chunki qarshilikni engib, elektronlar energiyasi issiqlik chiqishi sifatida tarqaladi.

Zaryadlarning bunday "baxtsiz hodisalari" elektronlar harakati uchun to'siq yaratadi, bu fizikada qarshilik deb ataladi. Kam qarshilik o'tkazgichni ko'p isitmaydi, lekin yuqori qarshilik yuqori haroratga olib keladi. Oxirgi hodisa isitish moslamalarida, shuningdek, an'anaviy akkor lampalarda qo'llaniladi. Qarshilik Ohm bilan o'lchanadi. Lotin R harfi bilan belgilanadi.

Elektr o'tkazuvchanligi- metall yoki elektrolitning elektr tokini o'tkazish qobiliyatini aks ettiruvchi hodisa. Bu qiymat elektr qarshiligining o'zaro nisbatidir.
Elektr o'tkazuvchanligi Siemens (Sm) tomonidan o'lchanadi va G harfi bilan belgilanadi.

Atomlar oqim o'tishiga to'sqinlik qilganligi sababli, moddalarning qarshilik ko'rsatkichi boshqacha. Belgilash uchun moddalarning o'tkazuvchanligi haqida ma'lumot beruvchi qarshilik (Ohm-m) tushunchasi kiritildi.

Zamonaviy Supero'tkazuvchilar materiallar ma'lum bir tasavvurlar maydoni va ma'lum uzunlikdagi nozik lentalar yoki simlar shaklida bo'ladi. Elektr o'tkazuvchanligi va qarshilik quyidagi birliklarda o'lchanadi: Sm-m/mm.sq. va Ohm-mm.sq.m.

Shunday qilib, elektr qarshiligi va elektr o'tkazuvchanligi materialning o'tkazuvchanligining xarakteristikasi bo'lib, uning tasavvurlar maydoni 1 mm2 va uzunligi 1 m bo'lgan xarakteristikaning harorati 20 daraja Selsiy.

Metalllar orasida elektr tokining yaxshi o'tkazgichlari qimmatbaho metallar, ya'ni oltin va kumush, shuningdek mis, xrom va alyuminiydir. Chelik va temir o'tkazgichlar zaifroq xususiyatlarga ega. Shuni ta'kidlash kerakki, sof metallar metall qotishmalariga nisbatan yaxshiroq elektr o'tkazuvchanlik xususiyatlariga ega. Yuqori qarshilik uchun, agar kerak bo'lsa, volfram, nikrom va doimiy o'tkazgichlar ishlatiladi.

Qarshilik yoki o'tkazuvchanlik haqidagi bilimlar bilan ma'lum bir o'tkazgichning qarshiligini va o'tkazuvchanligini hisoblash juda oson. Bunday holda, hisob-kitoblarda ma'lum bir o'tkazgichning uzunligi va tasavvurlar maydonidan foydalanish kerak.

Elektr o'tkazuvchanligi ko'rsatkichi, shuningdek, har qanday materialning qarshiligi to'g'ridan-to'g'ri harorat rejimiga bog'liqligini bilish muhimdir. Bu haroratning o'zgarishi bilan atom tebranishlarining chastotasi va amplitudasida o'zgarishlar sodir bo'lishi bilan izohlanadi. Shunday qilib, harorat oshishi bilan harakatlanuvchi zaryadlar oqimiga qarshilik ham ortadi. Va haroratning pasayishi bilan qarshilik mos ravishda kamayadi va elektr o'tkazuvchanligi oshadi.

Ba'zi materiallarda haroratning qarshilikka bog'liqligi juda aniq, boshqalarida esa kamroq aniqlanadi.

Elektr qarshiligining fizik tabiati. Erkin elektronlar o'tkazgichda harakat qilganda, ular o'z yo'lida musbat ionlar 2 (10-rasm, a-rasmga qarang), o'tkazgich hosil bo'lgan moddaning atomlari va molekulalari bilan to'qnashadi va energiyaning bir qismini ularga o'tkazadi. Bunday holda, harakatlanuvchi elektronlarning atomlar va molekulalar bilan to'qnashuvi natijasida energiya qisman chiqariladi va issiqlik shaklida tarqaladi, o'tkazgichni isitadi. Supero'tkazuvchilar zarralari bilan to'qnashgan elektronlar harakatga qarshilikni engib o'tishlari sababli, o'tkazgichlarning elektr qarshiligi borligini aytish odatiy holdir. Supero'tkazuvchilar qarshiligi past bo'lsa, u oqim bilan nisbatan zaif isitiladi; qarshilik yuqori bo'lsa, o'tkazgich qizib ketishi mumkin. Elektr pechkasini elektr toki bilan ta'minlaydigan simlar deyarli qizib ketmaydi, chunki ularning qarshiligi past bo'ladi va yuqori qarshilikka ega bo'lgan pechning spirali qizarib ketadi. Elektr chiroqning filamenti yanada qiziydi.
Qarshilik birligi ohmdir. Supero'tkazuvchilar 1 Ohm qarshilikka ega bo'lib, u orqali 1 A oqim uning uchlarida (kuchlanish) 1 V ga teng potentsiallar farqi bilan o'tadi. 1 Ohm qarshilik standarti 106,3 sm uzunlikdagi simob ustuni va o'zaro faoliyat chiziqli simob ustunidir. 0 ° C haroratda 1 mm2 kesim maydoni. Amalda qarshilik ko'pincha minglab ohm - kiloohm (kOm) yoki millionlab ohm - megaohm (MOhm) bilan o'lchanadi. Qarshilik R (r) harfi bilan belgilanadi.
O'tkazuvchanlik. Har qanday o'tkazgich nafaqat uning qarshiligi bilan, balki o'tkazuvchanlik deb ataladigan - elektr tokini o'tkazish qobiliyati bilan ham tavsiflanishi mumkin. O'tkazuvchanlik qarshilikning o'zaro ta'siridir. O'tkazuvchanlik birligi siemens (Sm) deb ataladi. 1 sm 1/1 ohmga teng. O'tkazuvchanlik G (g) harfi bilan belgilanadi. Demak,

G = 1/R(4)

Elektr qarshiligi va o'tkazuvchanligi. Turli moddalarning atomlari elektr tokining o'tishiga teng bo'lmagan qarshilik ko'rsatadi. Ayrim moddalarning elektr tokini o'tkazish qobiliyatini ularning elektr qarshiligi p bilan baholash mumkin. Qarshilikni tavsiflovchi qiymat odatda cheti 1 m bo'lgan kubning qarshiligi sifatida qabul qilinadi. Elektr qarshiligi Ohm * m bilan o'lchanadi. Materiallarning elektr o'tkazuvchanligini baholash uchun o'ziga xos elektr o'tkazuvchanlik tushunchasi ham qo'llaniladi. Maxsus elektr o'tkazuvchanligi siemens boshiga metrda (S/m) o'lchanadi (qirrasi 1 m bo'lgan kubning o'tkazuvchanligi). Elektr qarshiligi ko'pincha ohm-santimetrda (Ohm*sm), elektr o'tkazuvchanligi esa santimetrda siemensda (S/sm) ifodalanadi. Qayerda 1 Ohm * sm = 10 -2 Ohm * m va 1 S / sm = 10 2 S / m.

Supero'tkazuvchilar materiallar asosan simlar, chiziqlar yoki lentalar shaklida qo'llaniladi, ularning tasavvurlar maydoni odatda kvadrat millimetrda va uzunligi metrda ifodalanadi. Shuning uchun bunday materiallarning elektr qarshiligi va elektr o'tkazuvchanligi uchun boshqa o'lchov birliklari kiritilgan: ? Ohm * mm 2 / m bilan o'lchangan (1 m uzunlikdagi o'tkazgichning qarshiligi va tasavvurlar maydoni 1 mm 2), ha? - Sm * m / mm2 da (uzunligi 1 m va tasavvurlar maydoni 1 mm2 bo'lgan o'tkazgichning o'tkazuvchanligi).

Metalllardan kumush va mis eng yuqori elektr o'tkazuvchanligiga ega, chunki ularning atomlarining tuzilishi erkin elektronlarning osongina harakatlanishiga imkon beradi, undan keyin oltin, xrom, alyuminiy, marganets, volfram va boshqalar. Temir va po'lat oqimni yomonroq o'tkazadi.

Sof metallar har doim elektr tokini qotishmalariga qaraganda yaxshiroq o'tkazadi. Shuning uchun elektrotexnikada faqat 0,05% aralashmalarni o'z ichiga olgan juda sof mis asosan ishlatiladi. Va aksincha, yuqori qarshilikka ega bo'lgan material kerak bo'lgan hollarda (turli xil isitish moslamalari, reostatlar va boshqalar uchun) maxsus qotishmalar qo'llaniladi: konstantan, manganin, nikrom, fechral.

Shuni ta'kidlash kerakki, texnologiyada metall o'tkazgichlardan tashqari, metall bo'lmaganlar ham qo'llaniladi. Bunday o'tkazgichlarga, masalan, ko'mir kiradi, ulardan elektr mashinalarining cho'tkalari, yorug'lik chiroqlari uchun elektrodlar va boshqalar elektr tokining o'tkazgichlari erning qalinligi, o'simliklar, hayvonlar va odamlarning tirik to'qimalari. Nam yog'och va boshqa ko'plab izolyatsion materiallar ho'l bo'lganda elektr tokini o'tkazadi.
Supero'tkazuvchilarning elektr qarshiligi nafaqat o'tkazgichning materialiga, balki uning uzunligi l va kesma maydoni s ga ham bog'liq. (Elektr qarshiligi quvurdagi suvning harakatiga ko'rsatilgan qarshilikka o'xshaydi, bu quvurning tasavvurlar maydoniga va uning uzunligiga bog'liq.)
To'g'ri o'tkazgichning qarshiligi

R= ? l/s (5)

Agar qarshilik bo'lsa? Ohm * mm / m da ifodalangan, keyin ohmlarda o'tkazgichning qarshiligini olish uchun uning uzunligini formula (5) ga metrda, tasavvurlar maydoni esa kvadrat millimetrda almashtirilishi kerak.

Qarshilikning haroratga bog'liqligi. Barcha materiallarning elektr o'tkazuvchanligi ularning haroratiga bog'liq. Metall o'tkazgichlarda qizdirilganda metallning kristall panjarasidagi atomlarning tebranish diapazoni va tezligi ortadi, buning natijasida ular elektronlar oqimiga ta'minlaydigan qarshilik ham ortadi. Sovutganda teskari hodisa yuz beradi: kristall panjara tugunlarida atomlarning tasodifiy tebranish harakati kamayadi, ularning elektronlar oqimiga qarshiligi pasayadi va o'tkazgichning elektr o'tkazuvchanligi ortadi.

Tabiatda ba'zi qotishmalar mavjud: fechral, ​​konstantan, manganin va boshqalar, ularda elektr qarshiligi ma'lum bir harorat oralig'ida nisbatan kam o'zgaradi. Bunday qotishmalar elektr o'lchash asboblarida va ba'zi qurilmalarda haroratning ularning ishlashiga ta'sirini qoplash uchun ishlatiladigan turli xil rezistorlarni ishlab chiqarish texnologiyasida qo'llaniladi.

Harorat o'zgarishi bilan o'tkazgichlarning qarshiligining o'zgarish darajasi qarshilikning harorat koeffitsienti deb ataladigan a bilan baholanadi. Bu koeffitsient o'tkazgichning qarshiligining nisbiy o'sishini ifodalaydi, chunki uning harorati 1 ° C ga oshadi. Jadvalda 1-jadvalda eng ko'p ishlatiladigan o'tkazgich materiallari uchun qarshilikning harorat koeffitsienti qiymatlari ko'rsatilgan.

Metall o'tkazgichning qarshiligi R t har qanday haroratda t

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

bu erda R 0 - formula (5) yordamida hisoblanishi mumkin bo'lgan ma'lum bir boshlang'ich haroratda t 0 (odatda + 20 ° C da) o'tkazgichning qarshiligi;

t- t 0 - haroratning o'zgarishi.

Metall o'tkazgichlarning qizdirilganda qarshiligini oshirish xususiyati ko'pincha haroratni o'lchash uchun zamonaviy texnologiyada qo'llaniladi. Masalan, tortish motorlarini ta'mirlashdan keyin sinovdan o'tkazishda ularning o'rashlarining isitish harorati sovuq holatda va ma'lum bir vaqt davomida (odatda 1 soat) yuk ostida ishlagandan so'ng ularning qarshiligini o'lchash yo'li bilan aniqlanadi.

Chuqur (juda kuchli) sovutish paytida metallarning xususiyatlarini o'rganish jarayonida olimlar ajoyib hodisani aniqladilar: mutlaq nolga yaqin (-273,16 ° C), ba'zi metallar deyarli butunlay elektr qarshiligini yo'qotadi. Ular elektr energiyasi manbasidan hech qanday ta'sir qilmasdan uzoq vaqt davomida yopiq kontaktlarning zanglashiga olib o'tishga qodir bo'lgan ideal o'tkazgichlarga aylanadi. Bu hodisa supero'tkazuvchanlik deb ataladi. Hozirgi vaqtda o'ta o'tkazuvchanlik fenomenidan foydalanadigan elektr uzatish liniyalari va elektr mashinalarining prototiplari yaratilgan. Bunday mashinalar umumiy maqsadli mashinalarga nisbatan sezilarli darajada kamroq og'irlik va umumiy o'lchamlarga ega va juda yuqori samaradorlik bilan ishlaydi. Bunday holda, elektr uzatish liniyalari juda kichik tasavvurlar maydoni bo'lgan simlardan tayyorlanishi mumkin. Kelajakda bu hodisa elektrotexnika sohasida tobora ko'proq qo'llaniladi.

|
elektr o'tkazuvchanligi, elektr o'tkazuvchanligi
Elektr o'tkazuvchanligi(elektr o'tkazuvchanligi, o'tkazuvchanligi) - tananing elektr tokini o'tkazish qobiliyati, shuningdek, bu qobiliyatni tavsiflovchi va elektr qarshiligiga teskari bo'lgan jismoniy miqdor. Elektr o'tkazuvchanligini o'lchashning xalqaro birliklar tizimi (SI) Siemens (ruscha belgisi: Sm; xalqaro: S), 1 Sm = 1 Ohm-1, ya'ni 1 Ohm qarshilikka ega bo'lgan elektr zanjiri kesimining elektr o'tkazuvchanligi sifatida aniqlanadi.

  • 1 Maxsus o'tkazuvchanlik
    • 1.1 Issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti bilan bog'liqlik
  • 2 Metalllarning elektr o'tkazuvchanligi
    • 2.1 Tolman va Styuart tajribalari
  • 3 Ayrim moddalarning o'ziga xos o'tkazuvchanligi
  • 4 Shuningdek qarang
  • 5 Eslatma
  • 6 Adabiyot

O'tkazuvchanlik

Maxsus o'tkazuvchanlik (elektr o'tkazuvchanligi) - bu moddaning elektr tokini o'tkazish qobiliyatining o'lchovidir. Om qonuniga ko'ra, chiziqli izotropik moddada o'ziga xos o'tkazuvchanlik - bu hosil bo'lgan oqimning zichligi va muhitdagi elektr maydonining kattaligi o'rtasidagi proportsionallik koeffitsienti:

  • - o'ziga xos o'tkazuvchanlik,
  • - oqim zichligi vektori,
  • - elektr maydon kuchining vektori.

Bir hil bo'lmagan muhitda s koordinatalarga bog'liq bo'lishi mumkin (va umuman bog'liq), ya'ni u o'tkazgichning turli nuqtalarida mos kelmaydi.

Anizotrop (izotropdan farqli o'laroq) muhitning o'tkazuvchanligi, odatda, skaler emas, balki tenzor (2-darajali simmetrik tensor) va uni ko'paytirish matritsani ko'paytirishga kamayadi:

bu holda, oqim zichligi va maydon kuchi vektorlari odatda kollinear emas.

Har qanday chiziqli vosita uchun siz mahalliy (va agar vosita bir hil bo'lsa, global miqyosda) deb ataladigan narsani tanlashingiz mumkin. o'z asosi - Dekart koordinatalarining ortogonal tizimi, unda matritsa diagonal bo'ladi, ya'ni to'qqizta komponentdan faqat uchtasi nolga teng bo'lmagan shaklni oladi: , va. Bunday holda, oldingi formula o'rniga, biz oddiyroq formulani olamiz

Miqdorlar o'tkazuvchanlik tensorining asosiy qiymatlari deb ataladi. Umumiy holatda yuqoridagi munosabat faqat bitta koordinata tizimida amal qiladi.

O'tkazuvchanlikning o'zaro nisbati qarshilik deyiladi.

Umuman olganda, yuqorida yozilgan chiziqli munosabatlar (ham skaler, ham tenzor) eng yaxshi holatda taxminan to'g'ri va bu yaqinlik faqat E ning nisbatan kichik qiymatlari uchun yaxshi bo'ladi. Biroq, E ning bunday qiymatlarida ham, chiziqlilikdan og'ish bo'lganda ham. sezilarli bo'lsa, elektr o'tkazuvchanligi kengayishning chiziqli muddatida koeffitsient rolini saqlab qolishi mumkin, boshqa, yuqoriroq kengayish shartlari esa yaxshi aniqlikni ta'minlaydigan tuzatishlar beradi. J ning E ga chiziqli bo'lmagan bog'liqligi bo'lsa, differensial elektr o'tkazuvchanligi kiritiladi (anizotrop muhit uchun:).

Uzunligi L boʻlgan, kesma maydoni S boʻlgan oʻtkazgichning elektr oʻtkazuvchanligi G ni oʻtkazgich tayyorlangan moddaning solishtirma oʻtkazuvchanligi bilan quyidagi formula bilan ifodalash mumkin:

SI tizimida elektr o'tkazuvchanligi har bir metr uchun siemens (S / m) yoki Ohm-1 m-1 da o'lchanadi. Elektr o'tkazuvchanligining SGSE birligi o'zaro soniya (s-1).

Issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti bilan bog'liqlik

Asosiy maqola: Wiedemann-Franz qonuni

Yuqori haroratlarda metallar uchun amal qiladigan Wiedemann-Franz qonuni elektr o'tkazuvchanligi va issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti K o'rtasida aniq bog'liqlikni o'rnatadi:

Bu yerda k - Boltsman doimiysi, e - elementar zaryad. Bu bog'lanish metallardagi elektr o'tkazuvchanligi ham, issiqlik o'tkazuvchanligi ham erkin o'tkazuvchan elektronlarning harakati bilan bog'liqligiga asoslanadi.

Metalllarning elektr o'tkazuvchanligi

Elektronlar kashf etilishidan ancha oldin, metallardagi oqimning o'tishi suyuq elektrolitlardagi oqimdan farqli o'laroq, metall moddalarning o'tishi bilan bog'liq emasligi eksperimental ravishda ko'rsatildi. 1901 yilda nemis fizigi Karl Viktor Eduard Rike tomonidan o'tkazilgan eksperiment turli metallarning kontaktlarini ishlatishdan iborat edi - ikki mis va bitta alyuminiy tsilindrning uchlari ehtiyotkorlik bilan sayqallangan, bir yil davomida bir-birining ustiga qo'yilgan. doimiy elektr toki o'tgan. Shundan so'ng, kontaktlar yaqinidagi material ko'rib chiqildi. Ko'rsatildiki, interfeys bo'ylab moddaning o'tishi kuzatilmaydi va interfeysning turli tomonlaridagi modda oqim o'tishidan oldingi tarkibga ega. Bu tajribalar metall atomlari va molekulalari elektr tokini uzatishda ishtirok etmasligini ko'rsatdi, ammo ular metallardagi zaryad tashuvchilarning tabiati haqidagi savolga javob bermadi.

Tolman va Styuart tajribalari

Metallarda elektr tokining elektronlar harakati tufayli yuzaga kelishiga to'g'ridan-to'g'ri dalil Richard C. Tolman va Tomas D. Styuartning 1916 yilda o'tkazilgan tajribalari edi. Bu tajribalar g'oyasini 1913 yilda Mandelstam va Papaleksi bildirgan. .

O'z o'qi atrofida aylana oladigan g'altakni olaylik. Bobinning uchlari surma kontaktlari yordamida galvanometrga ulanadi. Agar tez aylanishda bo'lgan g'altak keskin tormozlangan bo'lsa, u holda simdagi erkin elektronlar inertsiya bilan harakat qilishda davom etadi, buning natijasida galvanometr oqim impulsini qayd etishi kerak.

Etarlicha zich o'rash va ingichka simlar bilan biz tormozlash paytida bobinning chiziqli tezlashishi simlar bo'ylab yo'naltirilgan deb taxmin qilishimiz mumkin. Bobin tormozlanganda, har bir erkin elektronga inertial kuch qo'llaniladi - tezlashuvga qarama-qarshi yo'naltirilgan (- elektron massasi). Uning ta'siri ostida elektron metallda o'zini qandaydir samarali elektr maydoniga ta'sir qilgandek tutadi:

Shuning uchun, erkin elektronlarning inertsiyasidan kelib chiqqan holda, g'altakdagi samarali elektr harakatlantiruvchi kuch ga teng

bu erda L - lasan ustidagi simning uzunligi.

Belgilanishni kiritamiz: I - yopiq kontaktlarning zanglashiga olib o'tadigan oqim, R - butun zanjirning qarshiligi, shu jumladan bobin simlari va tashqi elektron simlar va galvanometrning qarshiligi. Om qonunini quyidagi shaklda yozamiz:

I tok kuchida dt vaqt davomida o'tkazgichning kesimidan oqib o'tadigan elektr miqdori ga teng.

Keyin tormozlash vaqtida galvanometrdan zaryad o'tadi

Q ning qiymati galvanometrning ko'rsatkichlari bo'yicha topiladi va L, R, v0 qiymatlari ma'lum, bu esa qiymatni topishga imkon beradi, bu elektron zaryadining unga nisbatiga mos keladi massa. Bu galvanometr yordamida kuzatilgan tokning elektronlar harakati tufayli ekanligini isbotlaydi.

Ayrim moddalarning o'ziga xos o'tkazuvchanligi

Maxsus o'tkazuvchanlik +20 ° C da berilgan:

modda Sm/m
kumush 62 500 000
mis 58 100 000
oltin 45 500 000
alyuminiy 37 000 000
magniy 22 700 000
iridiy 21 100 000
molibden 18 500 000
volfram 18 200 000
sink 16 900 000
nikel 11 500 000
toza temir 10 000 000
platina 9 350 000
qalay 8 330 000
quyma po'lat 7 690 000
qo'rg'oshin 4 810 000
nikel kumush 3 030 000
doimiy 2 000 000
manganin 2 330 000
simob 1 040 000
nikrom 893 000
grafit 125 000
dengiz suvi 3
yer nam 10−2
distillangan suv 10−4
marmar 10−8
stakan 10−11
chinni 10−14
kvarts shishasi 10−16
amber 10−18

Shuningdek qarang

  • Qabul qilish
  • Zona nazariyasi
  • Zal effekti
  • Supero'tkazuvchanlik
  • Salbiy mutlaq o'tkazuvchanlik

Eslatmalar

  1. Elektr o'tkazuvchanligi (jismoniy) - Buyuk Sovet Entsiklopediyasidan maqola
  2. Dengub V. M., Smirnov V. G. Miqdor birliklari. Lug'at-ma'lumotnoma. - M .: Standartlar nashriyoti, 1990. - S. 105. - 240 b. - ISBN 5-7050-0118-5.
  3. Agar uchta xos qiymatdan ikkitasi bir-biriga to'g'ri kelsa, bunday koordinata tizimini tanlashda o'zboshimchalik mavjud (tensorning to'g'ri o'qlari), ya'ni siz uni boshqa o'z qiymatli o'qga nisbatan o'zboshimchalik bilan aylantirishingiz mumkinligi aniq. , va ifoda o'zgarmaydi. Biroq, bu rasmni ko'p o'zgartirmaydi. Agar uchta o'z qiymatlari bir-biriga to'g'ri kelsa, biz izotrop o'tkazuvchanlik bilan shug'ullanamiz va ko'rish oson, bunday tenzor bilan ko'paytirish skaler bilan ko'paytirishga kamayadi.
  4. Ko'pgina ommaviy axborot vositalari uchun chiziqli yaqinlashish juda yaxshi yoki hatto elektr maydon qiymatlarining juda keng diapazoni uchun juda yaxshi, lekin juda kichik E da ham bunday bo'lmagan muhitlar mavjud.
  5. Simning barcha nuqtalari bir xil tezlanish bilan harakat qiladi, shuning uchun ularni integral belgisidan chiqarish mumkin.
  6. Kuhling H. Fizika bo'yicha qo'llanma. Per. nemis tilidan, M.: Mir, 1982, 475-bet (39-jadval); O'tkazuvchanlik qiymatlari qarshilikdan hisoblanadi va 3 muhim raqamga yaxlitlanadi.

Adabiyot

  • A. N. Matveev. Elektr va magnitlanish. (Birinchi nashr. M.: Oliy maktab, 1983. 463 b.)

elektr o'tkazuvchanligi, elektr o'tkazuvchanligi, shakarning elektr o'tkazuvchanligi

Elektr o'tkazuvchanligi haqida ma'lumot

Elektr zanjirining ikkita tarmog'i shaklda ko'rsatilganidek, parallel ravishda ulansin. 1.21. Ularning har biridagi oqimni Ohm qonuni yordamida topish mumkin, agar ularning qarshiligi va ulangan kuchlanish ma'lum bo'lsa. Umumiy oqimga, ya'ni zanjirning tarmoqlanmagan qismidagi oqimga kelsak, u oqimlarning yig'indisiga teng.

Bu shuni anglatadiki, umumiy oqimni quyidagicha hisoblash mumkin:

E'tibor bering, ikkala filial uchun U kuchlanishi (parallel ulanishda) bir xil.

Xuddi shunday, ikkita emas, balki uchta yoki undan ko'p parallel novdalar mavjud bo'lganda umumiy oqimni hisoblashingiz mumkin.

Guruch. 1.21. Ikki rezistor parallel ulangan. Zanjirning tarmoqlanmagan qismida oqim parallel tarmoqlardagi oqimlarning yig'indisiga teng.

Misol 1. Qarshiliklari Ō va Ō bo'lgan ikkita parallel shoxchalar 300 V kuchlanishga ulangan. Umumiy tokni toping (sxemaning tarmoqlanmagan qismidagi oqim).

Reshevi e. Umumiy oqim

Bir nechta parallel shoxlar mavjud bo'lgan hollarda va umumiy oqimni topish kerak bo'lganda, o'tkazuvchanlik tushunchasidan foydalanish qulay.

O'tkazuvchanlik qarshilikning o'zaro nisbati:

O'tkazuvchanlik odatda lotincha G harfi bilan belgilanadi:

O'tkazuvchanlik birligi uning o'zaro; Siemensning maxsus o'tkazuvchanlik birligi (Sm) ham mavjud.

Agar kontaktlarning zanglashiga olib keladigan har qanday uchastkasining qarshiligi 100 Ohm bo'lsa, u holda uning o'tkazuvchanligi 1/2 Ohm bo'lsa, uning o'tkazuvchanligi;

Yuqoridagilardan ko'rinib turibdiki, kuchlanishni qarshilikka bo'lish o'rniga, uni o'tkazuvchanlikka ko'paytirish mumkin. Shunung uchun

Ikki parallel novdalar bo'lsa, endi biz umumiy oqimni quyidagicha ifodalashimiz mumkin:

Ammo kuchlanishni (har ikkala tarmoq uchun ham bir xil) o'tkazuvchanlik yig'indisiga ko'paytirsak, biz bir xil natijaga erishamiz:

Ikki novda haqida aytilganlarning barchasi ko'proq parallel novdalar uchun ham amal qiladi: umumiy oqim qo'llaniladigan kuchlanish barcha parallel shoxlarning o'tkazuvchanlik yig'indisiga ko'paytiriladi.

Bundan shunday xulosaga kelamizki, bir qator parallel shoxlarning umumiy o'tkazuvchanligi ushbu tarmoqlarning o'tkazuvchanliklarining yig'indisiga teng.

Parallel shoxlarni ekvivalent qarshilik bilan almashtirish. Agar biz barcha parallel novdalarni zanjirning tarmoqlanmagan qismidagi oqim o'zgarmaydigan shunday qarshilikka ega bo'lgan bitta shox bilan almashtirmoqchi bo'lsak, bu qarshilikni barcha parallel shoxlarning o'tkazuvchanliklari yig'indisiga bo'linganga teng qilishimiz kerak.

Bu qarshilik parallel tarmoqli ekvivalent qarshilik deb ataladi.

Parallel ulanish holatida

Misol 2. O'tkazuvchanlik tushunchasidan foydalanib, oldingi misolda qo'yilgan masalani hal qilaylik. Ohm qarshiliklari bo'lgan ikkita parallel shoxchalar 300 V kuchlanishga ulangan.

Umumiy tokni toping.

Yechim. O'tkazuvchanlikni hisoblaymiz:

birinchi filialning o'tkazuvchanligi

o'tkazuvchanlik ikkinchi

umumiy o'tkazuvchanlik

Umumiy oqim kuchlanishning o'tkazuvchanlik yig'indisiga ko'paytirilishiga teng:

Misol 3. 240 V kuchlanishga parallel ravishda Ohm va Ohm qarshilikka ega bo'lgan ikkita tarmoq ulangan. Ekvivalent qarshilikni toping va umumiy oqimni hisoblang.

Ekvivalent qarshilik

Umumiy oqim kuchlanishning ekvivalent qarshilikka bo'linishiga teng:

Biz javob topdik. Keling, buni quyidagicha tekshiramiz:

birinchi tarmoqdagi oqim

ikkinchi tarmoqdagi oqim

Ularning yig'indisi haqiqatan ham yuqorida topilgan umumiy oqimga teng:

Bir qator parallel shoxlarning umumiy ekvivalent qarshiligi har doim bu shoxlarning har birining qarshiligidan kam bo'lishi kerak. Haqiqatan ham, yangi filialni ulash orqali biz oqim uchun yangi yo'l yaratamiz, o'tkazuvchanlikni oshiramiz va qarshilik va o'tkazuvchanlik o'zaro teskari miqdorlardir.

Keling, ikkita muhim maxsus holatga e'tibor qaratamiz. Agar bir xil qarshilikka ega bo'lgan bir nechta shoxchalar parallel ravishda ulangan bo'lsa, unda bunday sxemaning ekvivalent qarshiligini bitta shoxning qarshiligini novdalar soniga bo'lish orqali topish mumkin.

Shunday qilib, masalan, sakkizta 100 Ohm lampalar parallel ulanganda, sakkizta chiroqning qarshiligiga ekvivalent qarshilik teng bo'ladi.

Ikki parallel shoxlarning umumiy qarshiligi. Agar turli xil qarshilikka ega bo'lgan ikkita (lekin ko'p bo'lmagan) shoxchalar parallel ravishda ulangan bo'lsa, ekvivalent qarshilik (umumiy qarshilik) bu ikki qarshilikning yig'indisiga bo'lingan mahsulotga teng bo'ladi:



 

O'qish foydali bo'lishi mumkin: