Selitämme, mitä sähkönjohtavuus on ja minkä perusteella se vaihtelee. Metallien, veden ja maaperän sähkönjohtavuus.
Mikä on sähkönjohtavuus?
Sähkönjohtavuus on kapasiteetti asia salliakseen virtauksen sähkövirta heidän kauttaan hiukkasia. Tämä kapasiteetti riippuu suoraan materiaalin atomi- ja molekyylirakenteesta sekä muista fysikaalisista tekijöistä, kuten lämpötila mihin se on tai missä tilassa se on (nestettä, kiinteä, kaasumaista).
Sähkönjohtavuus on resistiivisyyden vastakohta, toisin sanoen vastus läpäisyä vastaan sähköä -lta materiaaleja. Sitten on hyviä materiaaleja ja huonoja sähköä johtavia materiaaleja, sikäli kuin ne ovat enemmän tai vähemmän kestäviä.
Johtavuutta kuvaava symboli on kreikkalainen kirjain sigma (σ) ja sen yksikkö mittaus on siemens per metri (S/m) tai 𝛀-1⋅ m-1. Sen laskemista varten käsitteet sähkökenttä (E) ja johtavuusvirran tiheys (J) seuraavasti:
J = σE, mistä: σ = J / E
Johtavuus vaihtelee riippuen aineen tila. Esimerkiksi nestemäisissä väliaineissa se riippuu niistä muodostuvien liuenneiden suolojen läsnäolosta ioneja positiivisesti tai negatiivisesti varautuneita, ja ne ovat elektrolyyttejä, jotka vastaavat sähkövirran johtamisesta, kun nesteeseen kohdistuu sähkökenttä.
Toisaalta kiinteillä aineilla on paljon suljempi atomirakenne ja vähemmän liikettä, joten johtavuus riippuu pilvestä elektroneja bändit jakavat Valencia ja johtavuuskaista, joka vaihtelee aineen atomiluonteen mukaan: metallit ovat hyviä sähköjohtimia ja ei metalleja, toisaalta hyvät vastukset (tai eristimet, kuten muovi-).
Vedenjohtavuus
The Vesi yleensä se on hyvä sähköjohdin. Tämä kapasiteetti riippuu kuitenkin sen kokonaisliuenneiden kiintoaineiden (TDS) marginaalista, koska suolojen ja mineraalien läsnäolo vedessä muodostaa elektrolyyttisiä ioneja, jotka mahdollistavat sähkövirran kulkemisen. Todiste tästä on se tislattu vesi, jotka poistetaan (käyttäen tislaus ja muut menetelmät) kaikki siihen liuenneet ionit, eikä se johda sähköä.
Tällä tavalla suolaisen veden johtavuus on suurempi kuin makean veden. Johtavuusnopeuden nousu voidaan kirjata, kun liuenneita ioneja lisätään nesteeseen, kunnes saavutetaan ionipitoisuuden raja, jossa muodostuu ioniparia, positiivisia negatiivisilla, jotka kumoavat varauksensa ja estävät johtavuuden.
Maaperän johtavuus
The maaperätYleensä niillä on erilainen sähkönjohtavuus, riippuen useista tekijöistä, kuten vesikastelusta tai niiden sisältämien suolojen määrästä. Kuten veden tapauksessa, suolaisemmat maat ovat parempia sähköjohtimia kuin vähemmän suolapitoiset, ja tämä ero määräytyy usein niiden vastaanottaman veden määrän perusteella (koska vesi voi "pestä" suoloja maaperästä).
Tämä suolapitoisuus sekoitetaan usein maaperän suolaisuuteen (natriumin läsnäolo), kun todellisuudessa suolaisuus tarkoittaa natriumin (Na +), kaliumin (K +), kalsiumin (Ca2 +) ja kationien runsautta. magnesium (Mg2 +) yhdessä kloorin (Cl–), sulfaatin (SO42-), bikarbonaatin (HCO3–) ja karbonaatin (CO32-) kationien kanssa.
Siten monissa tapauksissa tekniikoita, kuten pesua (erittäin suolapitoisille maa-aineille) tai muiden neutraloivien alkuaineiden (kuten rikki) ruiskuttamista, käytetään hyvin emäksisille tekniikoille. Tämä voidaan usein määrittää sähkönjohtavuustesteillä.
Metallin johtavuus
Metallit ovat yleensä erinomaisia sähköjohtimia. Tämä johtuu siitä, että atomeja Tämän tyyppiset materiaalit yhdistetään muodostamalla metalliset linkit. Metalleissa elektronit pysyvät metallin ympärillä pilven tavoin liikkuen tiukasti sitoutuneiden atomiytimien ympärillä ja juuri ne mahdollistavat sähkövirran.
Kun metallia kohdistetaan sähkökenttään, elektronit virtaavat vapaasti metallin päästä toiseen, aivan kuten metallinkin kanssa. lämpöä, joista molemmat ovat hyviä lähettimiä. Siksi kupari- ja muut metallit voimalinjoissa ja elektronisissa laitteissa. Seuraava kuva esittää kaaviomaisesti virtauksen elektroneja (punainen), kun sähkökenttä kohdistetaan metalliin: