Вопрос №3. Электрическое сопротивление и проводимость (10 мин.)

Перемещение электронов в определенном направлении и возникновение электрического тока возможно не во всех веществах.

Электропроводность – свойство вещества проводить электрический ток под действием электрического поля.

Электропроводность вещества зависит от концентрации носителей заряда: чем выше концентрация, тем больше электропроводность. По электропроводности все вещества делятся на проводники, диэлектрики и полупроводники (рис. 12).

Вещества

Диэлектрики

Проводники

Полупроводники

Вещества с высокой электропроводностью

Вещества, электропроводностью которых практически равна нулю

Вещества, занимающие по своей электропроводности промежуточное положение между диэлектриками и проводниками

Металлы и их сплавы

Проводники первого

рода

Проводники второго

рода

Водные растворы кислот,

солей,

щелочей

Воздух, вакуум, газы, слюда, мрамор, пластмасса, лаки, эмали, резина, дерево, электрофарфор, стекловолокно, трансформаторное масло

Германий, кремний, селен, окислы металлов, соединения металлов с серой

Рис. 12

Направленному движению электрических зарядов в любом проводнике препятствуют молекулы и атомы этого проводника (рис. 13). Поэтому как внешний участок электрической цепи, так и внутренний (внутри самого источника электрической энергии) оказывают препятствие (сопротивление) прохождению тока.

Рис. 13. Моделирование

движения электрона в

проводнике

Электрическое сопротивление – совокупность всех препятствий, которое встречает направленное движение заряженных частиц по проводнику. Единица измерения – Ом.

где – удельное сопротивление проводника, ; l – длина проводника, м; S – площадь поперечного сечения проводника, мм².

Удельное сопротивление – это сопротивление металлического проводника длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 мм² (табл. 3).

Таблица 3

Материал проводника	Удельное сопротивление , ;
Серебро	0,016
Медь	0,0175
Золото	0,023
Алюминий	0,0271
Свинец	0,202
Железо	0,038

Сопротивление проводников электрическому току зависит от материала, из которого они изготовлены, от длины и площади поперечного сечения проводника.

Зависимость сопротивления от длины и площади поперечного сечения проводника легче понять с помощью гидродинамической аналогии. Величиной, аналогичной электрическому заряду в гидродинамике, является масса жидкости. Сила тока подобна масса жидкости, перекачиваемой насосом в единицу времени.

Сопротивление, которая испытывает вода, текущая по трубе, возрастает при увеличении длины трубы и уменьшении ее сечения (рис. 14). соответственно, масса жидкости, перекачиваемая насосом в единицу времени по трубе 2, будет меньше, чем по трубе 1.

Рис. 14. Гидродинамическая аналогия электрического сопротивления

Таким образом, если сравнить два проводника из одного и того же материала, то более длинный проводник имеет большее сопротивление при равных площадях сечения, а проводник с большим поперечным сечением имеет меньшее сопротивление при равных длинах.

Сопротивление проводника зависит от температуры. Как вы думаете почему?

Сопротивление металлических проводников с повышением температуры возрастает, т.к. увеличивается частота и амплитуда колебаний атомов около своих средних положений. При этом увеличивается число столкновений электронов с молекулами и атомами вещества, что уменьшает время их свободного пробега. При нагревании электролитов и угля происходит обратный процесс. При повышении температуры в этих веществах увеличивается концентрация носителей зарядов, в результате чего их удельное сопротивление уменьшается.

Интересный факт. При снижении температуры ниже некоторой критической величины Т_кр, близкой к абсолютному нулю (Т₀=−273 °С = 0 К), удельное сопротивление всех металлов скачкообразно падает практически до нуля. Это явление обнаружил в 1911 г. при охлаждении ртути голландский ученый Гейке Каммерлинг-Оннес.

В общем случае, при абсолютном нуле прекращается тепловое (хаотическое) движение ионов кристаллической решетки металлов.

Поэтому свободные электроны беспрепятственно движутся под действием электрического поля, не испытывая соударения.

Некоторые металлы и сплавы снижают свое удельное сопротивление до нуля при более «теплых» температурах (например, алюминий − Т_кр=1,14 К, свинец − Т_кр=7,26 К. Наилучшими сверхпроводящими свойствами в настоящее время обладают металлокерамические сплавы.

Как вы думаете, в какой области производства сверхпроводники, на ваш взгляд, должны получить наибольшее распространение? Конечно, в электроэнергетике при передаче электроэнергии на дальние расстояния.

Элементы электрической цепи, характеризующиеся сопротивлением R, называются резистивными, а промышленные изделия, предназначенные для выполнения роли сопротивления электрическому току, называются резисторами. Резисторы бывают регулируемые и нерегулируемые. Регулируемый резистор называется реостатом (рис. 15). Условные обозначения резисторов приведены на рис. 16.

	а б
Рис. 15. Реостат	Рис. 16. Условные обозначения резистивных элементов: а – нерегулируемого; б − регулируемого

Электрическая проводимость – величина обратная сопротивлению. Единица измерения – Сименс.

где – проводимость; R — сопротивление, Ом.

Вывод по третьему вопросу:

протеканию тока в проводнике оказывают молекулы и атомы вещества, из которого он состоит. Это свойство называется электрическим сопротивлением. И, наоборот, свойство веществ проводить ток называется электропроводностью. По электропроводности различают: проводники, диэлектрики и полупроводники.

Электрическая проводимость Electrical Conductivity

Электропроводность представляет собой способность материала проводить электрический ток. В системе СИ единица измерения электропроводности — сименс на метр (См / м).

Вступление

Электропроводность — это мера легкости, с которой электрический заряд или тепло могут проходить через материал.

Проводник — это материал, который оказывает очень небольшое сопротивление потоку электрического тока или тепловой энергии.

Электропроводность говорит нам, насколько хорошо материал позволяет электричеству проходить через него.

Согласно википедии…

Удельное электрическое сопротивление — это фундаментальное свойство материала, которое измеряет, насколько сильно он сопротивляется электрическому току. Низкое удельное сопротивление указывает на материал, который легко пропускает электрический ток. Удельное сопротивление обычно обозначается греческой буквой ρ. Единица измерения удельного электрического сопротивления в системе СИ — ом-метр (Ом⋅м).

Оглавление

Я хотел бы разобрать следующие темы:

• Что означает Электрическая проводимость
• Как можно измерить Электрическая проводимость
• Как рассчитать Электрическая проводимость
• Уравнение электропроводности
• Преобразование единиц электропроводности
• Электропроводность против удельного сопротивления
• Электропроводность против теплопроводности
• Электропроводность в зависимости от температуры
• Электропроводность в зависимости от температуры полупроводник
• Как Электрическая проводимость влияет на качество воды
• Как Электрическая проводимость влияет на рост растений
• Электропроводность и соленость
• Электропроводность и ph
• Как уменьшить Электрическая проводимость почвы
• Как Электрическая проводимость изменяется в металлах в зависимости от температуры
• Как найти Электрическая проводимость элементов
• У какого элемента самый высокий Электрическая проводимость

Что означает Электрическая проводимость

Проводимость.

Электропроводность — это не что иное, как мера способности материала пропускать электрический ток.

Электропроводность отличается от одного материала к другому в зависимости от способности пропускать электричество через них.

Протоны, электроны и нейтроны, присутствующие в материале, переносят ток.

Как можно измерить Электрическая проводимость

Используя измеритель и зонд.

Электрическая проводимость раствора электролита измеряется путем определения сопротивления раствора между двумя плоскими или цилиндрическими электродами, разделенными фиксированным расстоянием.

Переменное напряжение используется во избежание электролиза.

Сопротивление измеряется кондуктометром.

Как рассчитать Электрическая проводимость

Формула для проводимости является обратной величиной удельного сопротивления: σ = 1 / ρ

S = 1 / п

Рассчитайте Электрическая проводимость по сопротивлению, длине и площади тока.

Удельное сопротивление задается как p = RA / l, где p — удельное сопротивление, R — сопротивление, A — площадь, а l — длина.

Электропроводность s = 1 / p, где s — проводимость.

Электропроводность против удельного сопротивления

Поскольку проводимость является мерой того, насколько легко течет электричество, удельное электрическое сопротивление измеряет, насколько материал сопротивляется потоку электричества.

Электропроводность против теплопроводности

По определению Электрическая проводимость — это мера того, насколько хорошо электрический ток (движущийся заряд) может проходить через материал под действием приложенного напряжения / электрического поля.

Теплопроводность измеряет, насколько хорошо тепло (тепловая энергия в движении) может проходить через материал при разнице температур.

Электропроводность в зависимости от температуры

Электропроводность увеличивается при повышении температуры.

Напротив, удельное электрическое сопротивление уменьшается при понижении температуры.

Электропроводность в зависимости от температуры полупроводник

Проводимость.

При абсолютном нуле (0 K) Электрическая проводимость полупроводника имеет нулевое значение (т. Е. Проводимость минимальна), в то время как металл показывает свой максимум Электрическая проводимость при абсолютном нуле; кроме того, проводимость увеличивается с повышением температуры в полупроводнике, тогда как она снижается.

Как Электрическая проводимость влияет на качество воды

Соленость и проводимость определяют способность воды проводить электричество, что позволяет определить, что растворено в воде.

В данных SWMP более высокое значение проводимости указывает на то, что в воде растворено больше химикатов.

Электропроводность измеряет способность воды проводить электричество.

Как Электрическая проводимость влияет на рост растений

Существует прямая и критическая корреляция между ЕС и показателями роста растений. Реакция растений на низкий уровень солей удобрений (ЕС менее 1) или высокий уровень солей удобрений (ЕС выше 1) в конечном итоге приведет к задержке роста и ухудшению здоровья.

Электропроводность и соленость

Соленость.

На Электрическая проводимость или ЕС образца почвы или воды влияет концентрация и состав растворенных солей.

Соли увеличивают способность раствора проводить электрический ток, поэтому высокое значение ЕС указывает на высокий уровень солености.

Соленость можно измерить несколькими способами.

Электропроводность и ph

Подводя итог, можно сказать, что pH — это измерение определенного иона (например, водорода), тогда как Электрическая проводимость — это неспецифическое измерение концентрации ионов в образце.

С другой стороны, Электрическая проводимость — это неспецифическое измерение концентрации как положительно, так и отрицательно заряженных ионов в образце.

Как уменьшить Электрическая проводимость почвы

Увеличение содержания воды или уменьшение концентрации соли.

Электропроводность обычно используется как показатель концентрации соли в почвенном растворе или в питательном растворе — она ​​увеличивается по мере увеличения концентрации и уменьшается по мере уменьшения концентрации соли (или питательного вещества).

Самый простой способ снизить ЕС — увеличить содержание воды или уменьшить концентрацию соли.

Как Электрическая проводимость меняется в металлах в зависимости от температуры

Вибрация ионов металлов увеличивается

В металлах проводимость обусловлена ​​движением свободных электронов.

При повышении температуры увеличивается вибрация ионов металлов.

Это приводит к увеличению сопротивления металла и, следовательно, к снижению проводимости.

Какой элемент имеет наибольшее значение Электрическая проводимость

Серебро имеет самый высокий Электрическая проводимость из всех металлов.

Фактически, серебро определяет проводимость — все другие металлы сравниваются с ним.

По шкале от 0 до 100 серебро занимает 100 место, медь — 97, золото — 76.

Видео: Электрическая проводимость (Для детей)

Посмотрите это видео по теме: «Электрическая проводимость»

Совет: включите кнопку заголовка, если она вам нужна. Выберите «автоматический перевод» в кнопке настроек, если вы не знаете английский язык.

Цитата

Если вам нужно включить факт или информацию в задание или эссе, вы также должны указать, где и как вы нашли эту информацию (Электрическая проводимость).

Это повышает доверие к вашей статье и иногда требуется в высших учебных заведениях.

Чтобы упростить себе жизнь (и цитирование), просто скопируйте и вставьте приведенную ниже информацию в свое задание или эссе:

Luz, Gelson. Электрическая проводимость. Материалы Блог. Gelson Luz.com. дд мм гггг. URL.

Теперь замените дд, мм и гггг на день, месяц и год, когда вы просматриваете эту страницу. Также замените URL-адрес фактическим URL-адресом этой страницы. Этот формат цитирования основан на MLA.

Электрическое сопротивление проводника. Единица сопротивления 8 класс онлайн-подготовка на Ростелеком Лицей

Эксперименты Георга Ома

 

Начнем с того, что расскажем, каким образом пришли к такой физической величине, как электрическое сопротивление. При изучении начал электростатики уже шла речь о том, что различные вещества имеют различные свойства проводимости, т. е. пропускания свободных заряженных частиц: металлы имеют хорошую проводимость, поэтому их называют проводниками, дерево и пластики – крайне плохую, поэтому их называют непроводниками (диэлектриками). Объясняются такие свойства особенностями молекулярного строения вещества.

 

Первые эксперименты по изучению свойств проводимости веществ проводились несколькими учеными, но в историю вошли опыты немецкого ученого Георга Ома (1789-1854) (рис. 1).

Рис. 1. Георг Ом (Источник)

Опыты Ома заключались в следующем. Он использовал источник тока, прибор, который мог регистрировать силу тока, и различные проводники. Подключая в собранную электрическую схему различные проводники, он убедился в общей тенденции: при увеличении напряжения в цепи сила тока тоже увеличивалась. Кроме этого, Ом пронаблюдал очень важное явление: при подключении различных проводников зависимость нарастания силы тока при увеличении напряжения проявляла себя по-разному. Графически такие зависимости можно изобразить, как на рисунке 2.

Рис. 2.

На графике по оси абсцисс отложено напряжение, по оси ординат – сила тока. В системе координат отложено два графика, которые демонстрируют, что в различных цепях сила тока может возрастать с различной скоростью по мере увеличения напряжения.

Вследствие проведенных экспериментов Георг Ом делает вывод о том, что различные проводники обладают различными свойствами проводимости. Из-за этого было введено такое понятие, как электрическое сопротивление.

 

Электрическое сопротивление

 

 

Определение. Физическая величина, характеризующая свойство проводника влиять на протекающий по нему электрический ток, называется электрическим сопротивлением.

 

Обозначение: R.

Единица измерения: Ом.

В результате упомянутых экспериментов было выяснено, что взаимосвязь между напряжением и силой тока в цепи зависит не только от вещества проводника, но и от его размеров, о чем пойдет речь в отдельном уроке.

Обсудим более подробно возникновение такого понятия, как электрическое сопротивление. На сегодняшний день его природа достаточно хорошо объяснена. В процессе движения свободных электронов они постоянно взаимодействуют с ионами, которые входят в строение кристаллической решетки. Таким образом, замедление движения электронов в веществе из-за столкновений с узлами кристаллической решетки (атомами) обусловливает проявление электрического сопротивления.

Кроме электрического сопротивления вводится еще связанная с ним величина – электрическая проводимость, которая взаимообратна к сопротивлению.

Опишем зависимости между величинами, которые мы ввели на нескольких последних уроках. Нам уже известно, что при увеличении напряжения растет и сила тока в цепи, т. е. они пропорциональны:

С другой стороны, при увеличении сопротивления проводника наблюдается уменьшение силы тока, т. е. они обратно пропорциональны:

Эксперименты показали, что эти две зависимости приводят к следующей формуле:

Следовательно, из этого можно получить, каким образом выражается 1 Ом:

Определение. 1 Ом – такое сопротивление, при котором на концах проводника напряжение 1 В, а сила тока на нем при этом 1 А.

Сопротивление 1 Ом очень маленькое, поэтому, как правило, на практике используются проводники с гораздо большим сопротивлением 1 кОм, 1 Мом и т. д.

В завершение можно сделать вывод о том, что сила тока, напряжение и сопротивление – это взаимосвязанные величины, которые влияют друг на друга. Подробно об этом мы поговорим на следующем уроке.

 

Список литературы

1. Генденштейн Л. Э, Кайдалов А. Б., Кожевников В. Б. Физика 8 / Под ред. Орлова В. А., Ройзена И. И. – М.: Мнемозина.
2. Перышкин А. В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010.
3. Фадеева А. А., Засов А. В., Киселев Д. Ф. Физика 8. – М.: Просвещение.

 

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Школа для электрика (Источник)
2. Электротехника (Источник)

 

Домашнее задание

1. Стр. 99: вопросы № 1–4, упражнение № 18. Перышкин А. В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010.
2. Если напряжение на резисторе – 8 В, сила тока равна 0,2 А. При каком напряжении сила тока в резисторе будет равна 0,3 А?
3. Электрическую лампочку подключили к сети 220 В. Каково сопротивление лампочки, если при замкнутом ключе амперметр, включенный в цепь, показывает 0,25 А?
4. Подготовьте доклад о биографии жизни и научных открытиях ученых, положивших начало изучению законов постоянного тока.

 

объяснение, формулы, единица измерения, таблица

Почему медь проводит электричество лучше, чем вода? Прочитав эту статью, вы больше не будете задавать себе больше этот вопрос. Далее мы обсудим электропроводность и рассмотрим формулы, которые описывают это понятие. Наконец, вы можете проверить свои знания на двух примерах.

Простое объяснение.

Электропроводность – это физическая величина, которая описывает насколько хорошо определенный материал проводит электричество.

Формулы

Существует три различных формульных обозначения удельной электропроводности σ (греч. сигма), k (каппа) и γ (гамма). В дальнейшем мы будем использовать σ. Формула электропроводности, также называемой удельной электропроводностью, описывается формулой:

σ = 1 / ρ .

Здесь ρ называется удельным сопротивлением. Вы можете рассчитать электрическое сопротивление R проводника с учетом его параметров следующим образом: R = ( ρ * l ) / S .

Таким образом, сопротивление R равно удельному сопротивлению ρ , умноженному на длину проводника l, деленному на площадь поперечного сечения S. Если теперь вы хотите выразить эту формулу через удельную электропроводность σ = 1 / ρ , полезно знать, что электрическая проводимость G проводника выражается следующим образом: G = 1 / R .

Если в верхнюю формулу подставить удельную электропроводность σ и электрическую проводимость G, то получится следующее: 1 / G = ( 1 / σ ) * ( l / S ) .

Путем дальнейшего преобразования можно получить выражение: G = σ * S / l .

С помощью электропроводности можно также описать важную зависимость между плотностью электрического тока и напряженностью электрического поля с помощью выражения: J = σ * E .

Единица измерения

Единицей удельной электропроводности σ в СИ является: [ σ ] = 1 См/м ( Сименс на метр ).

Эти единицы определяются по формуле G = σ * S / l . Если решить эту формулу в соответствии с σ, то получим σ = G * l / S .

Единица измерения электрической проводимости G задается как: [ G ] = 1 / σ = 1 См ( Сименс, международное обозначение: S ).

Если теперь ввести в формулу все единицы измерения, то получится:

[ σ ] = 1 См * 1 м / м² = 1 См / м .

Вы также будете чаще использовать единицы измерения См / см , м / Ом * мм² или См * м / мм² . Вы можете преобразовать отдельные измеряемые переменные так: См / см = См / 10^-2 м и так: м / Ом * мм² = См * м / мм² = См * м / 10^-3 м * 10^-3 м = 10⁶ См / м .

Электропроводность металлов

В зависимости от количества свободно перемещающихся электронов один материал проводит лучше, чем другой. В принципе, любой материал является проводящим, но в изоляторах, например, протекающий электрический ток ничтожно мал, поэтому здесь мы говорим о непроводниках.

В металлических связях валентные электроны, т.е. крайние электроны в атоме, свободно подвижны. Они расположены в так называемой полосе проводимости. Находящиеся там электроны образуют так называемый электронный газ. Соответственно, металлы являются сравнительно хорошими проводниками. Если теперь подать электрическое напряжение на металл, валентные электроны медленно движутся к положительному полюсу, потому что он их притягивает.

Рис. 1. Движение электронов в металле

На рисунке 1 видно, что некоторые электроны не могут быть притянуты непосредственно к положительному полюсу, потому что на пути стоит, так сказать, твердое атомное ядро. Там они замедляются и в некоторой степени отклоняются. Именно поэтому электроны не могут ускоряться в металле бесконечно, и именно так возникает удельное сопротивление или электропроводность.

Теперь вы также можете измерить удельную электропроводность в металле с помощью следующей формулы: σ = ( n * e² * τ ) / m .

В этой формуле n означает число электронов, e – заряд электрона, m – массу электрона, а τ – среднее время полета электрона между двумя столкновениями.

Таблица удельной электропроводности

Для большинства веществ уже известны значения удельной электропроводности. Некоторые из них вы можете найти в следующей таблице ниже. Все значения в этой таблице действительны для комнатной температуры, т.е. 25°C.

Вещество	Удельная электропроводность в См / м
Серебро	62 · 106
Медь	58 · 106
Золото	45,2 · 106
Алюминий	37,7 · 106
Вольфрам	19 · 106
Латунь	15,5 · 106
Железо	9,93 · 106
Нержавеющая сталь (WNr. 1,4301)	1,36 · 106
Германий (легирование <10-9)	2
Кремний (легирование <10-12)	0,5 · 10-3
Морская вода	примерно 5
Водопроводная вода	примерно 0,05
Дистиллированная вода	5 · 10-6
Изолятор	обычно <10-8

Таблица удельной электропроводности некоторых веществ при температуре 25 °C

Удельная электропроводность сильно зависит от температуры, поэтому указанные значения применимы только при 25°C. При повышении температуры вибрация решетки в веществе становится выше. Это нарушает поток электронов, и поэтому электропроводность уменьшается с ростом температуры.

Из таблицы видно, что медь имеет вторую по величине электропроводность, поэтому медные кабели очень часто используются в электротехнике. Серебро обладает еще более высокой проводимостью, но стоит намного дороже меди.

Интересно также сравнение между морской и дистиллированной водой. Здесь электропроводность возникает благодаря растворенным в воде ионам. Морская вода имеет очень высокую долю соли, которая растворяется в воде. Эти ионы передают электрический ток. В дистиллированной воде нет растворенных ионов, поэтому в ней практически не может протекать электрический ток. Поэтому электропроводность морской воды намного выше, чем дистиллированной.

Примеры задач

Для более детального рассмотрения приведём два примера расчетов.

Задача 1.

В первой задаче представьте, что у вас есть провод длиной 2 м с поперечным сечением 0,5 мм². Электрическое сопротивление провода при комнатной температуре составляет 106 мОм. Из какого материала изготовлен провод?

Решение.

Решение данной задачи можно найти с помощью формулы: R = ( 1 / σ ) * ( l / S ). Из этой формулы найдём σ = l / ( S * R ) .

Теперь вы можете вставить заданные значения, убедившись, что вы перевели сечение в м².

σ = l / ( S * R ) = 2 м / ( ( 0,5 * 10^-6 м² ) * ( 1 / 106 * 10^-3 Ом ) ) = 37, 7 * 10⁶ См / м .

Наконец, вы ищите в таблице, какой материал имеет удельную электропроводность σ = 37, 7 * 10⁶ См / м и приходите к выводу, что провод сделан из алюминия.

Задача 2.

В задаче 2 вам дано только удельное сопротивление образца с 735 * 10^-9 Ом * м. Из какого материла изготовлен образец?

Решение.

Вы можете использовать формулу σ = 1 / ρ для расчёта удельной электропроводности. После подстановки значений в эту формулу вы получите: σ = 1 / ρ = 1 / 735 * 10^-9 Ом * м = 1,36 * 10⁶ См / м .

Если вы снова заглянете в таблицу, то обнаружите, что образец должен быть изготовлен из нержавеющей стали.

Единица измерения электропроводимости. Электрическая проводимость различных веществ. Электронная проводимость металлов. Удельное электрическое сопротивление

Одним из самых распространённых металлов для изготовления проводов является медь. Её электросопротивление минимальное из доступных по цене металлов. Оно меньше только у драгоценных металлов (серебра и золота) и зависит от разных факторов.

Что такое электрический ток

На разных полюсах аккумулятора или другого источника тока есть разноимённые носители электрического заряда. Если их соединить с проводником, носители заряда начинают движение от одного полюса источника напряжения к другому. Этими носителями в жидкости являются ионы, а в металлах – свободные электроны.

Определение. Электрический ток – это направленное движение заряженных частиц.

Удельное сопротивление

Удельное электрическое сопротивление – это величина, определяющая электросопротивление эталонного образца материала. Для обозначения этой величины используется греческая буква «р». Формула для расчета:

p=(R*S)/l .

Эта величина измеряется в Ом*м. Найти её можно в справочниках, в таблицах удельного сопротивления или в сети интернет.

Свободные электроны по металлу двигаются внутри кристаллической решётки. На сопротивление этому движению и удельное сопротивление проводника влияют три фактора:

• Материал. У разных металлов различная плотность атомов и количество свободных электронов;
• Примеси. В чистых металлах кристаллическая решётка более упорядоченная, поэтому сопротивление ниже, чем в сплавах;
• Температура. Атомы не находятся на своих местах неподвижно, а колеблются. Чем выше температура, тем больше амплитуда колебаний, создающая помехи движению электронов, и выше сопротивление.

На следующем рисунке можно увидеть таблицу удельного сопротивления металлов.

Интересно. Есть сплавы, электросопротивление которых падает при нагреве или не меняется.

Проводимость и электросопротивление

Так как размеры кабелей измеряются в метрах (длина) и мм² (сечение), то удельное электрическое сопротивление имеет размерность Ом·мм²/м. Зная размеры кабеля, его сопротивление рассчитывается по формуле:

R=(p*l )/S.

Кроме электросопротивления, в некоторых формулах используется понятие «проводимость». Это величина, обратная сопротивлению. Обозначается она «g» и рассчитывается по формуле:

Проводимость жидкостей

Проводимость жидкостей отличается от проводимости металлов. Носителями зарядов в них являются ионы. Их количество и электропроводность растут при нагревании, поэтому мощность электродного котла растёт при нагреве от 20 до 100 градусов в несколько раз.

Интересно. Дистиллированная вода является изолятором. Проводимость ей придают растворенные примеси.

Электросопротивление проводов

Самые распространенные металлы для изготовления проводов – медь и алюминий. Сопротивление алюминия выше, но он дешевле меди. Удельное сопротивление меди ниже, поэтому сечение проводов можно выбрать меньше. Кроме того, она прочнее, и из этого металла изготавливаются гибкие многожильные провода.

В следующей таблице показывается удельное электросопротивление металлов при 20 градусах. Для того чтобы определить его при других температурах, значение из таблицы необходимо умножить на поправочный коэффициент, различный для каждого металла. Узнать этот коэффициент можно из соответствующих справочников или при помощи онлайн-калькулятора.

Выбор сечения кабеля

Поскольку у провода есть сопротивление, при прохождении по нему электрического тока выделяется тепло, и происходит падение напряжения. Оба этих фактора необходимо учитывать при выборе сечения кабелей.

Выбор по допустимому нагреву

При протекании тока в проводе выделяется энергия. Её количество можно рассчитать по формуле электрической мощности:

В медном проводе сечением 2,5мм² и длиной 10 метров R=10*0.0074=0.074Ом. При токе 30А Р=30²*0,074=66Вт.

Эта мощность нагревает токопроводящую жилу и сам кабель. Температура, до которой он нагревается, зависит от условий прокладки, числа жил в кабеле и других факторов, а допустимая температура – от материала изоляции. Медь обладает большей проводимостью, поэтому меньше выделяемая мощность и необходимое сечение. Определяется оно по специальным таблицам или при помощи онлайн-калькулятора.

Допустимые потери напряжения

Кроме нагрева, при прохождении электрического тока по проводам происходит уменьшение напряжения возле нагрузки. Эту величину можно рассчитать по закону Ома:

Справка. По нормам ПУЭ оно должно составлять не более 5% или в сети 220В – не больше 11В.

Поэтому, чем длиннее кабель, тем больше должно быть его сечение. Определить его можно по таблицам или при помощи онлайн-калькулятора. В отличие от выбора сечения по допустимому нагреву, потери напряжения не зависят от условий прокладки и материала изоляции.

В сети 220В напряжение подаётся по двум проводам: фазному и нулевому, поэтому расчёт производится по двойной длине кабеля. В кабеле из предыдущего примера оно составит U=I*R=30A*2*0.074Ом=4,44В. Это немного, но при длине 25 метров получается 11,1В – предельно допустимая величина, придётся увеличивать сечение.

Электросопротивление других металлов

Кроме меди и алюминия, в электротехнике используются другие металлы и сплавы:

• Железо. Удельное сопротивление стали выше, но она прочнее, чем медь и алюминий. Стальные жилы вплетаются в кабеля, предназначенные для прокладки по воздуху. Сопротивление железа слишком велико для передачи электроэнергии, поэтому при расчёте сечения жилы не учитываются. Кроме того, оно более тугоплавкое, и из него изготавливаются вывода для подключения нагревателей в электропечах большой мощности;
• Нихром (сплав никеля и хрома) и фехраль (железо, хром и алюминий). Они обладают низкой проводимостью и тугоплавкостью. Из этих сплавов изготавливаются проволочные резисторы и нагреватели;
• Вольфрам. Его электросопротивление велико, но это тугоплавкий металл (3422 °C). Из него изготавливаются нити накала в электролампах и электроды для аргонно-дуговой сварки;
• Константан и манганин (медь, никель и марганец). Удельное сопротивление этих проводников не меняется при изменениях температуры. Применяются в претензионных приборах для изготовления резисторов;
• Драгоценные металлы – золото и серебро. Обладают самой высокой удельной проводимостью, но из-за большой цены их применение ограничено.

Индуктивное сопротивление

Формулы для расчёта проводимости проводов справедливы только в сети постоянного тока или в прямых проводниках при низкой частоте. В катушках и в высокочастотных сетях появляется индуктивное сопротивление, во много раз превышающее обычное. Кроме того, ток высокой частоты распространяется только по поверхности провода. Поэтому его иногда покрывают тонким слоем серебра или используют литцендрат.

Справка. Литцендрат – это многожильный провод, каждая жила в котором изолирована от остальных. Это делается для увеличения поверхности и проводимости в сетях высокой частоты.

Удельное сопротивление меди, гибкость, относительно невысокая цена и механическая прочность делают этот металл, вместе с алюминием, самым распространенным материалом для изготовления проводов.

Видео

Электрическое сопротивление, выражаемое в омах, отличается от понятия «удельное сопротивление». Чтобы понять, что такое удельное сопротивление, надо связать его с физическими свойствами материала.

Об удельной проводимости и удельном сопротивлении

Поток электронов не перемещается беспрепятственно через материал. При постоянной температуре элементарные частицы качаются вокруг состояния покоя. Кроме того, электроны в зоне проводимости мешают друг другу взаимным отталкиванием из-за аналогичного заряда. Таким образом возникает сопротивление.

Удельная проводимость является собственной характеристикой материалов и количественно определяет легкость, с которой заряды могут двигаться, когда вещество подвергается воздействию электрического поля. Удельное сопротивление является обратной величиной и характеризуется степенью трудности, которую электроны встречают при своих перемещениях внутри материала, давая представление о том, насколько хорош или плох проводник.

Важно! Удельное электрическое сопротивление с высоким значением указывает на то, что материал плохо проводящий, а с низким значением – определяет хорошее проводящее вещество.

Удельная проводимость обозначается буквой σ и рассчитывается по формуле:

Удельное сопротивление ρ, как обратный показатель, можно найти так:

В этом выражении E является напряженностью создаваемого электрического поля (В/м), а J – плотностью электротока (А/м²). Тогда единица измерения ρ будет:

В/м х м²/А = ом м.

Для удельной проводимости σ единицей, в которой она измеряется, служит См/м или сименс на метр.

Типы материалов

В соответствии с удельным сопротивлением материалов, их можно классифицировать на несколько типов:

1. Проводники. К ним относятся все металлы, сплавы, растворы, диссоциированные на ионы, а также термически возбужденные газы, включая плазму. Из неметаллов можно привести в пример графит;
2. Полупроводники, фактически представляющие собой непроводящие материалы, кристаллические решетки которых целенаправленно легированы включением чужеродных атомов с большим или меньшим числом связанных электронов. В результате в структуре решетки образуются квазисвободные избыточные электроны или дырки, которые вносят вклад в проводимость тока;
3. Диэлектрики или изоляторы диссоциированные – все материалы, которые в нормальных условиях не имеют свободных электронов.

Для транспортировки электрической энергии или в электроустановках бытового и промышленного назначения часто используемый материал – медь в виде одножильных или многожильных кабелей. Альтернативно применяется металл алюминий, хотя удельное сопротивление меди составляет 60% от такого же показателя для алюминия. Но он гораздо легче меди, что предопределило его использование в линиях электропередач сетей высокого напряжения. Золото в качестве проводника применяется в электроцепях специального назначения.

Интересно. Электропроводность чистой меди была принята Международной электротехнической комиссией в 1913 году в качестве стандарта по этой величине. Согласно определению, проводимость меди, измеренная при 20°, равна 0,58108 См/м. Это значение называется 100% LACS, а проводимость остальных материалов выражается как определенный процент LACS.

Большинство металлов имеют значение проводимости меньше 100% LACS. Однако есть исключения, такие как серебро или специальная медь с очень высокой проводимостью, обозначенные С-103 и С-110, соответственно.

Диэлектрики не проводят электричество и используются в качестве изоляторов. Примеры изоляторов:

• стекло,
• керамика,
• пластмасса,
• резина,
• слюда,
• воск,
• бумага,
• сухая древесина,
• фарфор,
• некоторые жиры для промышленного и электротехнического использования и бакелит.

Между тремя группами переходы являются текучими. Известно точно: абсолютно непроводящих сред и материалов нет. Например, воздух – изолятор при комнатной температуре, но в условиях мощного сигнала низкой частоты он может стать проводником.

Определение удельной проводимости

Если сравнивать удельное электрическое сопротивление различных веществ, требуются стандартизированные условия измерения:

1. В случае жидкостей, плохих проводников и изоляторов, используют кубические образцы с длиной ребра 10 мм;
2. Величины удельного сопротивления почв и геологических образований определяются на кубах с длиной каждого ребра 1 м;
3. Проводимость раствора зависит от концентрации его ионов. Концентрированный раствор менее диссоциирован и имеет меньше носителей заряда, что снижает проводимость. По мере увеличения разведения увеличивается число ионных пар. Концентрация растворов устанавливается в 10%;
4. Для определения удельного сопротивления металлических проводников используются провода метровой длины и сечения 1 мм².

Если материал, такой как металл, может обеспечить свободные электроны, то когда приложить разность потенциалов, по проводу потечет электрический ток. По мере увеличения напряжения большее количество электронов перемещается через вещество во временную единицу. Если все дополнительные параметры (температура, площадь поперечного сечения, длина и материал провода) неизменны, то отношение силы тока к приложенному напряжению тоже постоянно и именуется проводимостью:

Соответственно, электросопротивление будет:

Результат получается в ом.

В свою очередь, проводник может быть разных длины, размеров сечения и изготавливаться из различных материалов, от чего зависит значение R. Математически эта зависимость выглядит так:

Фактор материала учитывает коэффициент ρ.

Отсюда можно вывести формулу для удельного сопротивления:

Если значения S и l соответствуют заданным условиям сравнительного расчета удельного сопротивления, т. е. 1 мм² и 1 м, то ρ = R. При изменении габаритов проводника количество омов тоже меняется.

Удельное сопротивление и температура

Удельное сопротивление проводника является величиной, которая меняется с температурой, поэтому ее точно рассчитывают для показателя 20°. Если температура отличается, значение ρ необходимо отрегулировать на основе другого коэффициента, называемого температурным и обозначаемым α (единица – 1/°С). Это тоже характерное значение для каждого материала.

Модифицированный коэффициент рассчитывается на основе значений ρ, α и отклонения температуры от 20 ° – Δt:

ρ1 = ρ х (1 + α х Δt).

Если до этого сопротивление было известно, то можно напрямую произвести его расчет:

R1 = R x (1 + α х Δt).

Практическое использование различных материалов в электротехнике напрямую зависит от их удельного сопротивления.

Видео

Вещество (металл) из которого сделан проводник влияет на прохождение через него электрического тока и характеризуется с помощью такого понятия, как электрическое сопротивление. Электрическое сопротивление зависит от размеров проводника, его материала, температуры:

• -чем длиннее провод, тем чаще движущиеся свободные электроны (носители тока) будут сталкиваться на своем пути с атомами и молекулами вещества — сопротивление проводника возрастaет;
• — чем больше поперечное сечение проводника, тем свободным электронам становится просторнее, число столкновений уменьшается — электрическое сопротивление проводника уменьшается.

Вывод: чем длиннее проводник и меньше его сечение, тем больше его сопротивление и наоборот — чем провод короче и толще, тем сопротивление его меньше , а проводимость (способность пропускать эл. ток) его лучше.

Упрощенно, зависимость сопротивления проводника от температуры можно представить так: электроны, движущиеся вдоль проводника, сталкиваются с атомами и молекулами самого проводника и передают им свою энергию. В результате проводник нагревается, тепловое, беспорядочное движение атомов и молекул увеличивается. Это еще больше тормозит основной поток электронов вдоль проводника. Этим объясняется увеличение сопротивления проводника прохождению электрического тока при нагреве.

При нагреве или охлаждении проводников — металлов, сопротивление их соответственно увеличивается или уменьшается, из расчета 0,4 % на каждый 1 градус. Это свойство металлов используется при изготовлении датчиков температуры.

Полупроводники и электролиты имеют противоположное свойство, чем проводники — с увеличением температуры нагрева их сопротивление уменьшается.

За единицу измерения электрического сопротивления принят 1 Ом (в честь ученого Г.Ома). Сопротивлению в 1 Ом равен участок электрической цепи, по которому проходит ток в 1 Ампер при падении на нем напряжения в 1 Вольт,

Иногда пользуются величиной обратной электрическому сопротивлению. Это электрическая проводимость, обозначается буквой g или G – Сименс (в честь ученого Э.Сименса).

Электрической проводимостью называется способность вещества пропускать через себя электрический ток. Чем больше сопротивление R проводника, тем меньше его проводимость G и наоборот. 1 Ом = 1 Сим

Производные единицы:

1Сим = 1000мСим,
1Сим = 1000000мкСим.

Когда необходимо посчитать общее сопротивление последовательно соединенных проводников, то удобнее оперировать с Омами. если вычисляется общее сопротивление параллельно соединенных проводников, удобней считать в Симах, а потом преобразовать в Омы.

Наибольшей проводимостью обладают металлы: серебро, медь, алюминий и др., а также растворы солей, кислот и др.
Наименьшая проводимость (наибольшее сопротивление) у изоляторов: слюда, стекло, асбест, керамика и т.д…

Чтобы удобнее проводить расчеты электрического сопротивления проводников, изготовленных из различных металлов, ввели понятие удельного сопротивления проводника.
Сопротивление проводника длиной 1 метр, сечением 1 мм. кв. при температуре + 20 градусов, это будет удельное сопротивление проводника «p» .

Удельные сопротивления проводников некоторых металлов приведены в таблице.

Из таблицы видно: из металлов, наилучшей проводимостью обладает серебро. Но оно очень дорого и в качестве проводников используется в исключительных случаях.

Медь и алюминий — наиболее распространенные материалы в электротехнике. Из них изготавливаются провода и кабели, электрические шины и пр. Вольфрам, константан, манганин используются в различных нагревательных приборах, при изготовлении проволочных резисторов.

Используя провода и кабели в электроустановках, необходимо учитывать их сечение, чтобы предотвратить их нагрев и, как правило, порчу изоляции, а также уменьшить падение напряжения и потерю мощности при передаче электрической энергии от источника до потребителя.

Ниже приведена таблица допустимых величин тока в проводнике в зависимости от его диаметра (сечения в мм.кв.), а так же сопротивление 1 метра провода, изготовленного из разных материалов.

Примеры расчето внекоторых электрических цепей можно посмотреть здесь.

При замыкании электрической цепи, на зажимах которой имеется разность потенциалов, возникает . Свободные электроны под влиянием электрических сил поля перемещаются вдоль проводника. В своем движении электроны наталкиваются на атомы проводника и отдают им запас своей кинетической энергии. Скорость движения электронов непрерывно изменяется: при столкновении электронов с атомами, молекулами и другими электронами она уменьшается, потом под действием электрического поля увеличивается и снова уменьшается при новом столкновении. В результате этого в проводнике устанавливается равномерное движение потока электронов со скоростью нескольких долей сантиметра в секунду. Следовательно, электроны, проходя по проводнику, всегда встречают с его стороны сопротивление своему движению. При прохождении электрического тока через проводник последний нагревается.

Электрическое сопротивление

Электрическим сопротивлением проводника, которое обозначается латинской буквой r , называется свойство тела или среды превращать электрическую энергию в тепловую при прохождении по нему электрического тока.

На схемах электрическое сопротивление обозначается так, как показано на рисунке 1, а .

Переменное электрическое сопротивление, служащее для изменения тока в цепи, называется реостатом . На схемах реостаты обозначаются как показано на рисунке 1, б . В общем виде реостат изготовляется из проволоки того или иного сопротивления, намотанной на изолирующем основании. Ползунок или рычаг реостата ставится в определенное положение, в результате чего в цепь вводится нужное сопротивление.

Длинный проводник малого поперечного сечения создает току большое сопротивление. Короткие проводники большого поперечного сечения оказывают току малое сопротивление.

Если взять два проводника из разного материала, но одинаковой длины и сечения, то проводники будут проводить ток по-разному. Это показывает, что сопротивление проводника зависит от материала самого проводника.

Температура проводника также оказывает влияние на его сопротивление. С повышением температуры сопротивление металлов увеличивается, а сопротивление жидкостей и угля уменьшается. Только некоторые специальные металлические сплавы (манганин, констаитан, никелин и другие) с увеличением температуры своего сопротивления почти не меняют.

Итак, мы видим, что электрическое сопротивление проводника зависит от: 1) длины проводника, 2) поперечного сечения проводника, 3) материала проводника, 4) температуры проводника.

За единицу сопротивления принят один Ом. Ом часто обозначается греческой прописной буквой Ω (омега). Поэтому вместо того чтобы писать «Сопротивление проводника равно 15 Ом», можно написать просто: r = 15 Ω.
1 000 Ом называется 1 килоом (1кОм, или 1кΩ),
1 000 000 Ом называется 1 мегаом (1мгОм, или 1МΩ).

При сравнении сопротивления проводников из различных материалов необходимо брать для каждого образца определенную длину и сечение. Тогда мы сможем судить о том, какой материал лучше или хуже проводит электрический ток.

Видео 1. Сопротивление проводников

Удельное электрическое сопротивление

Сопротивление в омах проводника длиной 1 м, сечением 1 мм² называется удельным сопротивлением и обозначается греческой буквой ρ (ро).

В таблице 1 даны удельные сопротивления некоторых проводников.

Таблица 1

Удельные сопротивления различных проводников

Из таблицы видно, что железная проволока длиной 1 м и сечением 1 мм² обладает сопротивлением 0,13 Ом. Чтобы получить 1 Ом сопротивления нужно взять 7,7 м такой проволоки. Наименьшим удельным сопротивлением обладает серебро. 1 Ом сопротивления можно получить, если взять 62,5 м серебряной проволоки сечением 1 мм². Серебро – лучший проводник, но стоимость серебра исключает возможность его массового применения. После серебра в таблице идет медь: 1 м медной проволоки сечением 1 мм² обладает сопротивлением 0,0175 Ом. Чтобы получить сопротивление в 1 Ом, нужно взять 57 м такой проволоки.

Химически чистая, полученная путем рафинирования, медь нашла себе повсеместное применение в электротехнике для изготовления проводов, кабелей, обмоток электрических машин и аппаратов. Широко применяют также в качестве проводников и железо.

Сопротивление проводника можно определить по формуле:

где r – сопротивление проводника в омах; ρ – удельное сопротивление проводника; l – длина проводника в м; S – сечение проводника в мм².

Пример 1. Определить сопротивление 200 м железной проволоки сечением 5 мм².

Пример 2. Вычислить сопротивление 2 км алюминиевой проволоки сечением 2,5 мм².

Из формулы сопротивления легко можно определить длину, удельное сопротивление и сечение проводника.

Пример 3. Для радиоприемника необходимо намотать сопротивление в 30 Ом из никелиновой проволоки сечением 0,21 мм². Определить необходимую длину проволоки.

Пример 4. Определить сечение 20 м нихромовой проволоки, если сопротивление ее равно 25 Ом.

Пример 5. Проволока сечением 0,5 мм² и длиной 40 м имеет сопротивление 16 Ом. Определить материал проволоки.

Материал проводника характеризует его удельное сопротивление.

По таблице удельных сопротивлений находим, что таким сопротивлением обладает .

Выше было указано, что сопротивление проводников зависит от температуры. Проделаем следующий опыт. Намотаем в виде спирали несколько метров тонкой металлической проволоки и включим эту спираль в цепь аккумулятора. Для измерения тока в цепь включаем амперметр. При нагревании спирали в пламени горелки можно заметить, что показания амперметра будут уменьшаться. Это показывает, что с нагревом сопротивление металлической проволоки увеличивается.

У некоторых металлов при нагревании на 100° сопротивление увеличивается на 40 – 50 %. Имеются сплавы, которые незначительно меняют свое сопротивление с нагревом. Некоторые специальные сплавы практически не меняют сопротивления при изменении температуры. Сопротивление при повышении температуры увеличивается, сопротивление электролитов (жидких проводников), угля и некоторых твердых веществ, наоборот, уменьшается.

Способность металлов менять свое сопротивление с изменением температуры используется для устройства термометров сопротивления. Такой термометр представляет собой платиновую проволоку, намотанную на слюдяной каркас. Помещая термометр, например, в печь и измеряя сопротивление платиновой проволоки до и после нагрева, можно определить температуру в печи.

Изменение сопротивления проводника при его нагревании, приходящееся на 1 Ом первоначального сопротивления и на 1° температуры, называется температурным коэффициентом сопротивления и обозначается буквой α.

Если при температуре t 0 сопротивление проводника равно r 0 , а при температуре t равно r t , то температурный коэффициент сопротивления

Примечание. Расчет по этой формуле можно производить лишь в определенном интервале температур (примерно до 200°C).

Приводим значения температурного коэффициента сопротивления α для некоторых металлов (таблица 2).

Таблица 2

Значения температурного коэффициента для некоторых металлов

Из формулы температурного коэффициента сопротивления определим r t :

r t = r 0 .

Пример 6. Определить сопротивление железной проволоки, нагретой до 200°C, если сопротивление ее при 0°C было 100 Ом.

r t = r 0 = 100 (1 + 0,0066 × 200) = 232 Ом.

Пример 7. Термометр сопротивления, изготовленный из платиновой проволоки, в помещении с температурой 15°C имел сопротивление 20 Ом. Термометр поместили в печь и через некоторое время было измерено его сопротивление. Оно оказалось равным 29,6 Ом. Определить температуру в печи.

Электрическая проводимость

До сих пор мы рассматривали сопротивление проводника как препятствие, которое оказывает проводник электрическому току. Но все же ток по проводнику проходит. Следовательно, кроме сопротивления (препятствия), проводник обладает также способностью проводить электрический ток, то есть проводимостью.

Чем большим сопротивлением обладает проводник, тем меньшую он имеет проводимость, тем хуже он проводит электрический ток, и, наоборот, чем меньше сопротивление проводника, тем большей проводимостью он обладает, тем легче току пройти по проводнику. Поэтому сопротивление и проводимость проводника есть величины обратные.

Из математики известно, что число, обратное 5, есть 1/5 и, наоборот, число, обратное 1/7, есть 7. Следовательно, если сопротивление проводника обозначается буквой r , то проводимость определяется как 1/r . Обычно проводимость обозначается буквой g.

Электрическая проводимость измеряется в (1/Ом) или в сименсах.

Пример 8. Сопротивление проводника равно 20 Ом. Определить его проводимость.

Если r = 20 Ом, то

Пример 9. Проводимость проводника равна 0,1 (1/Ом). Определить его сопротивление,

Если g = 0,1 (1/Ом), то r = 1 / 0,1 = 10 (Ом)

Конвертер длины и расстояния Конвертер массы Конвертер мер объема сыпучих продуктов и продуктов питания Конвертер площади Конвертер объема и единиц измерения в кулинарных рецептах Конвертер температуры Конвертер давления, механического напряжения, модуля Юнга Конвертер энергии и работы Конвертер мощности Конвертер силы Конвертер времени Конвертер линейной скорости Плоский угол Конвертер тепловой эффективности и топливной экономичности Конвертер чисел в различных системах счисления Конвертер единиц измерения количества информации Курсы валют Размеры женской одежды и обуви Размеры мужской одежды и обуви Конвертер угловой скорости и частоты вращения Конвертер ускорения Конвертер углового ускорения Конвертер плотности Конвертер удельного объема Конвертер момента инерции Конвертер момента силы Конвертер вращающего момента Конвертер удельной теплоты сгорания (по массе) Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему) Конвертер разности температур Конвертер коэффициента теплового расширения Конвертер термического сопротивления Конвертер удельной теплопроводности Конвертер удельной теплоёмкости Конвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излучения Конвертер плотности теплового потока Конвертер коэффициента теплоотдачи Конвертер объёмного расхода Конвертер массового расхода Конвертер молярного расхода Конвертер плотности потока массы Конвертер молярной концентрации Конвертер массовой концентрации в растворе Конвертер динамической (абсолютной) вязкости Конвертер кинематической вязкости Конвертер поверхностного натяжения Конвертер паропроницаемости Конвертер плотности потока водяного пара Конвертер уровня звука Конвертер чувствительности микрофонов Конвертер уровня звукового давления (SPL) Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давления Конвертер яркости Конвертер силы света Конвертер освещённости Конвертер разрешения в компьютерной графике Конвертер частоты и длины волны Оптическая сила в диоптриях и фокусное расстояние Оптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×) Конвертер электрического заряда Конвертер линейной плотности заряда Конвертер поверхностной плотности заряда Конвертер объемной плотности заряда Конвертер электрического тока Конвертер линейной плотности тока Конвертер поверхностной плотности тока Конвертер напряжённости электрического поля Конвертер электростатического потенциала и напряжения Конвертер электрического сопротивления Конвертер удельного электрического сопротивления Конвертер электрической проводимости Конвертер удельной электрической проводимости Электрическая емкость Конвертер индуктивности Конвертер Американского калибра проводов Уровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицах Конвертер магнитодвижущей силы Конвертер напряженности магнитного поля Конвертер магнитного потока Конвертер магнитной индукции Радиация. Конвертер мощности поглощенной дозы ионизирующего излучения Радиоактивность. Конвертер радиоактивного распада Радиация. Конвертер экспозиционной дозы Радиация. Конвертер поглощённой дозы Конвертер десятичных приставок Передача данных Конвертер единиц типографики и обработки изображений Конвертер единиц измерения объема лесоматериалов Вычисление молярной массы Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

1 условная единица электропроводности = 0,0001 сименс на метр [См/м]

Исходная величина

Преобразованная величина

сименс на метр пикосименс на метр мо на метр мо на сантиметр абмо на метр абмо на сантиметр статмо на метр статмо на сантиметр сименс на сантиметр миллисименс на метр миллисименс на сантиметр микросименс на метр микросименс на сантиметр условная единица электропроводности условный коэффициент электропроводности миллионных долей, коэф. пересчета 700 миллионных долей, коэф. пересчета 500 миллионных долей, коэф. пересчета 640 TDS, миллионных долей, коэф. пересчета 640 TDS, миллионных долей, коэф. пересчета 550 TDS, миллионных долей, коэф. пересчета 500 TDS, миллионных долей, коэф. пересчета 700

Объемная плотность заряда

Введение и определения

Удельная электрическая проводимость (или удельная электропроводность) является мерой способности вещества проводить электрический ток или перемещать электрические заряды в нем. Это отношение плотности тока к напряженности электрического поля. Если рассмотреть куб из проводящего материала со стороной 1 метр, то удельная проводимость будет равна электрической проводимости, измеренной между двумя противоположными сторонами этого куба.

Удельная проводимость связана с проводимостью следующей формулой:

G = σ(A/l)

где G — электрическая проводимость, σ — удельная электрическая проводимость, А — поперечное сечение проводника, перпендикулярное направлению электрического тока и l — длина проводника. Эту формулу можно использовать с любым проводником в форме цилиндра или призмы. Отметим, что эту формулу можно использовать и для прямоугольного параллелепипеда, потому что он является частным случаем призмы, основанием которой является прямоугольник. Напомним, что удельная электрическая проводимость — величина, обратная удельному электрическому сопротивлению.

Людям, далеким от физики и техники, бывает сложно понять разницу между проводимостью проводника и удельной проводимостью вещества. Между тем, конечно, это разные физические величины. Проводимость — это свойство данного проводника или устройства (например, резистора или гальванической ванны), в то время как удельная проводимость — это неотъемлемое свойство материала, из которого изготовлены этот проводник или устройство. Например, удельная проводимость меди всегда одинаковая, независимо от того как изменяется форма и размеры предмета из меди. В то же время, проводимость медного провода зависит от его длины, диаметра, массы, формы и некоторых других факторов. Конечно, похожие объекты из материалов с более высокой удельной проводимостью имеют более высокую проводимость (хотя и не всегда).

В Международной системе единиц (СИ) единицей удельной электрической проводимости является сименс на метр (См/м) . Входящая в нее единица проводимости названа в честь немецкого ученого, изобретателя, предпринимателя Вернера фон Сименса (1816–1892 гг.). Основанная им в 1847 г. компания Siemens AG (Сименс) является одной из самых больших компаний, выпускающих электротехническое, электронное, энергетическое, транспортное и медицинское оборудование.

Диапазон удельных электрических проводимостей очень широк: от материалов, обладающих высоким удельным сопротивлением, таких как стекло (которое, между прочим, хорошо проводит электрический ток, если его нагреть докрасна) или полиметилметакрилат (органическое стекло) до очень хороших проводников, таких как серебро, медь или золото. Удельная электрическая проводимость определяется количеством зарядов (электронов и ионов), скоростью их движения и количеством энергии, которое они могут переносить. Средними значениями удельной проводимости обладают водные растворы различных веществ, которые используются, например, в гальванических ваннах. Другим примером электролитов со средними значениями удельной проводимости является внутренняя среда организма (кровь, плазма, лимфа и другие жидкости).

Проводимость металлов, полупроводников и диэлектриков подробно обсуждается в следующих статьях Конвертера физических величин сайт: , и Электрическая проводимость . В этой статье мы обсудим подробнее удельную проводимость электролитов, а также методы и простое оборудование для ее измерения.

Удельная электрическая проводимость электролитов и ее измерение

Удельная проводимость водных растворов, в которых электрический ток возникает в результате движения заряженных ионов, определяется количеством носителей заряда (концентрацией вещества в растворе), скоростью их движения (подвижность ионов зависит от температуры) и зарядом, которые они несут (определяемой валентностью ионов). Поэтому в большинстве водных растворов повышение концентрации приводит к увеличению числа ионов и, следовательно, к увеличению удельной проводимости. Однако после достижения определенного максимума удельная проводимость раствора может начать уменьшаться при дальнейшем увеличении концентрации раствора. Поэтому растворы с двумя различными концентрациями одной и той же соли могут иметь одинаковую удельную проводимость.

Температура также влияет на проводимость, так как при повышении температуры ионы движутся быстрее, что приводит к увеличению удельной проводимости. Чистая вода — плохой проводник электричества. Обычная дистиллированная вода, в которой содержится в равновесном состоянии углекислый газ из воздуха и общая минерализация менее 10 мг/л, имеет удельную электрическую проводимость около 20 мСм/см. Удельная проводимость различных растворов приведена ниже в таблице.

Для определения удельной проводимости раствора используется измеритель сопротивления (омметр) или проводимости. Это практически одинаковые устройства, отличающиеся только шкалой. Оба измеряют падение напряжения на участке цепи, по которому протекает электрический ток от батареи прибора. Измеренное значение проводимости вручную или автоматически пересчитывается в удельную проводимость. Это осуществляется с учетом физических характеристик измерительного устройства или датчика. Датчики удельной проводимости устроены просто: это пара (или две пары) электродов, погруженных в электролит. Датчики для измерения удельной проводимости характеризуются постоянной датчика удельной проводимости , которая в простейшем случае определяется как отношение расстояния между электродами D к площади (электрода), перпендикулярной течению тока А

Эта формула хорошо работает, если площадь электродов значительно больше расстояния между ними, так как в этом случае большая часть электрического тока протекает между электродами. Пример: для 1 кубического сантиметра жидкости K = D/A = 1 см/1 см² = 1 см⁻¹. Отметим, что датчики удельной проводимости с маленькими электродами, раздвинутыми на относительно большое расстояние, характеризуются значениями постоянной датчика 1.0 cm⁻¹ и выше. В то же время, датчики с относительно большими электродами, расположенными близко друг к другу, имеют постоянную 0,1 cm⁻¹ или менее. Постоянная датчика для измерения удельной электрической проводимости различных устройств находится в пределах от 0,01 до 100 cm⁻¹.

Теоретическая постоянная датчика: слева — K = 0,01 см⁻¹ , справа — K = 1 см⁻¹

Для получения удельной проводимости из измеренной проводимости используется следующая формула:

σ = K ∙ G

σ — удельная проводимость раствора в См/см;

K — постоянная датчика в см⁻¹;

G — проводимость датчика в сименсах.

Постоянную датчика обычно не рассчитывают по его геометрическим размерам, а измеряют в конкретном измерительном устройстве или в конкретной измерительной установке с использованием раствора с известной проводимостью. Эта измеренная величина и вводится в прибор для измерения удельной проводимости, который автоматически рассчитывает удельную проводимость по измеренным значениям проводимости или сопротивления раствора. В связи с тем, что удельная проводимость зависит от температуры раствора, устройства для ее измерения часто содержат датчик температуры, который измеряет температуру и обеспечивает автоматическую температурную компенсацию измерений, то есть, приведение результатов к стандартной температуре 25°C.

Самый простой способ измерения проводимости — приложить напряжение к двум плоским электродам, погруженным в раствор, и измерить протекающий ток. Этот метод называется потенциометрическим. По закону Ома, проводимость G является отношением тока I к напряжению U :

Однако не все так просто, как описано выше — при измерении проводимости имеется много проблем. Если используется постоянный ток, ионы собираются у поверхностей электродов. Также у поверхностей электродов может возникнуть химическая реакция. Это приводит к увеличению поляризационного сопротивления на поверхностях электродов, что, в свою очередь, приводит к получению ошибочных результатов. Если попробовать измерить обычным тестером сопротивление, например, раствора хлористого натрия, будет хорошо видно, как показания на дисплее цифрового прибора довольно быстро изменяются в сторону увеличения сопротивления. Чтобы исключить влияние поляризации, часто используют конструкцию датчика из четырех электродов.

Поляризацию также можно предотвратить или, во всяком случае, уменьшить, если использовать при измерении переменный ток вместо постоянного, да еще и подстраивать частоту в зависимости от проводимости. Низкие частоты используются для измерения низкой удельной проводимости, при которой влияние поляризации невелико. Более высокие частоты используются для измерения высоких проводимостей. Обычно частота подстраивается в процессе измерения автоматически, с учетом полученных значений проводимости раствора. Современные цифровые двухэлектродные измерители проводимости обычно используют переменный ток сложной формы и температурную компенсацию. Они откалиброваны на заводе-изготовителе, однако в процессе эксплуатации часто требуется повторная калибровка, так как постоянная измерительной ячейки (датчика) изменяется со временем. Например, она может измениться при загрязнении датчики или при физико-химических изменениях электродов.

В традиционном двухэлектродном измерителе удельной проводимости (именно такой мы будем использовать в нашем эксперименте) между двумя электродами приложено переменное напряжение и измеряется протекающий между электродами ток. Этот простой метод имеет один недостаток — измеряется не только сопротивление раствора, но и сопротивление, вызванное поляризацией электродов. Для сведения влияния поляризации к минимуму используют четырехэлектродную конструкцию датчика, а также покрытие электродов платиновой чернью.

Общая минерализация

Устройства для измерения удельной электрической проводимости часто используют для определения общей минерализации или содержания твёрдых веществ (англ. total dissolved solids, TDS). Это мера общего количества органических и неорганических веществ, содержащихся в жидкости в различных формах: ионизированной, молекулярной (растворенной), коллоидной и в виде суспензии (нерастворенной). К растворенным веществам относятся любые неорганические соли. Главным образом, это хлориды, бикарбонаты и сульфаты кальция, калия, магния, натрия, а также некоторые органические вещества, растворенные в воде. Чтобы относиться к общей минерализации, вещества должны быть или растворенными, или в форме очень мелких частиц, которые проходят сквозь фильтры с диаметром пор менее 2 микрометров. Вещества, которые постоянно находятся в растворе во взвешенном состоянии, но не могут пройти сквозь такой фильтр, называется взвешенными твердыми веществами (англ. total suspended solids, TSS). Общее количество взвешенных веществ обычно измеряется для определения качества воды.

Существует два метода измерения содержания твердых веществ: гравиметрический анализ , являющийся наиболее точным методом, и измерение удельной проводимости . Первый метод — самый точный, но требует больших затрат времени и наличия лабораторного оборудования, так как воду нужно выпарить до получения сухого остатка. Обычно это производится при температуре 180°C в лабораторных условиях. После полного испарения остаток взвешивается на точных весах.

Второй метод не такой точный, как гравиметрический анализ. Однако он очень удобен, широко распространен и является наиболее быстрым методом, так как представляет собой простое измерение проводимости и температуры, выполняемое за несколько секунд недорогим измерительным прибором. Метод измерения удельной электропроводности можно использовать в связи с тем, что удельная проводимость воды прямо зависит от количества растворенных в ней ионизированных веществ. Данный метод особенно удобен для контроля качества питьевой воды или оценки общего количества ионов в растворе.

Измеренная проводимость зависит от температуры раствора. То есть, чем выше температура, тем выше проводимость, так как ионы в растворе при повышении температуры движутся быстрее. Для получения измерений, независимых от температуры, используется концепция стандартной (опорной) температуры, к которой приводятся результаты измерения. Опорная температура позволяет сравнить результаты, полученные при разных температурах. Таким образом, измеритель удельной проводимости может измерять реальную проводимость, а затем использовать корректирующую функцию, которая автоматически приведет результат к опорной температуре 20 или 25°C. Если необходима очень высокая точность, образец можно поместить в термостат, затем откалибровать измерительный прибор при той же температуре, которая будет использоваться при измерениях.

Большинство современных измерителей удельной проводимости снабжены встроенным датчиком температуры, который используется как для температурной коррекции, так и для измерения температуры. Самые совершенные приборы способны измерять и отображать измеренные значения в единицах удельной проводимости, удельного сопротивления, солености, общей минерализации и концентрации. Однако еще раз отметим, что все эти приборы измеряют только проводимость (сопротивление) и температуру. Все физические величины, которые показывает дисплей, рассчитываются прибором с учетом измеренной температуры, которая используется для автоматической температурной компенсации и приведения измеренных значений к стандартной температуре.

Эксперимент: измерение общей минерализации и проводимости

В заключение мы выполним несколько экспериментов по измерению удельной проводимости с помощью недорогого измерителя общей минерализации (называемого также солемером, салинометром или кондуктомером) TDS-3. Цена «безымянного» прибора TDS-3 на eBay с учетом доставки на момент написания статьи менее US$3.00. Точно такой же прибор, но с названием изготовителя стоит уже в 10 раз дороже. Но это для любителей платить за брэнд, хотя очень высока вероятность того, что оба прибора будут выпущены на одном и том же заводе. TDS-3 осуществляет температурную компенсацию и для этого снабжен датчиком температуры, расположенным рядом с электродами. Поэтому его можно использовать и в качестве термометра. Следует еще раз отметить, что прибор реально измеряет не саму минерализацию, а сопротивление между двумя проволочными электродами и температуру раствора. Все остальное он автоматически рассчитывает с использованием калибровочных коэффициентов.

Измеритель общей минерализации поможет определить содержание твердых веществ, например, при контроле качества питьевой воды или определения солености воды в аквариуме или в пресноводном пруде. Его можно также использовать для контроля качества воды в системах фильтрации и очистки воды, чтобы узнать когда пришло время заменить фильтр или мембрану. Прибор откалиброван на заводе-изготовителе с помощью раствора хлорида натрия NaCl с концентрацией 342 ppm (частей на миллион или мг/л). Диапазон измерения прибора — 0–9990 ppm или мг/л. PPM — миллионная доля, безразмерная единица измерения относительных величин, равная 1 10⁻⁶ от базового показателя. Например, массовая концентрация 5 мг/кг = 5 мг в 1 000 000 мг = 5 частей на миллион или миллионных долей. Точно так же, как процент является одной сотой долей, миллионная доля является одной миллионной долей. Проценты и миллионные доли по смыслу очень похожи. Миллионные доли, в отличие от процентов, удобны для указания концентрации очень слабых растворов.

Прибор измеряет электрическую проводимость между двумя электродами (то есть величину, обратную сопротивлению), затем пересчитывает результат в удельную электрическую проводимость (в англоязычной литературе часто используют сокращение EC) по приведенной выше формуле проводимости с учетом постоянной датчика K, затем выполняет еще один пересчет, умножая полученную удельную проводимость на коэффициент пересчета 500. В результате получается значение общей минерализации в миллионных долях (ppm). Подробнее об этом — ниже.

Данный прибор для измерения общей минерализации нельзя использовать для проверки качества воды с высоким содержанием солей. Примерами веществ с высоким содержанием солей являются некоторые пищевые продукты (обычный суп с нормальным содержанием соли 10 г/л) и морская вода. Максимальная концентрация хлорида натрия, которую может измерить этот прибор — 9990 ppm или около 10 г/л. Это обычная концентрация соли в пищевых продуктах. Данным прибором также нельзя измерить соленость морской воды, так как она обычно равна 35 г/л или 35000 ppm, что намного выше, чем прибор способен измерить. При попытке измерить такую высокую концентрацию прибор выведет сообщение об ошибке Err.

Солемер TDS-3 измеряет удельную проводимость и для калибровки и пересчета в концентрацию использует так называемую «шкалу 500» (или «шкалу NaCl»). Это означает, что для получения концентрации в миллионных долях значение удельной проводимости в мСм/см умножается на 500. То есть, например, 1,0 мСм/см умножается на 500 и получается 500 ppm. В разных отраслях промышленности используют разные шкалы. Например, в гидропонике используют три шкалы: 500, 640 и 700. Разница между ними только в использовании. Шкала 700 основана на измерении концентрации хлорида калия в растворе и пересчет удельной проводимости в концентрацию выполняется так:

1,0 мСм/см x 700 дает 700 ppm

Шкала 640 использует коэффициент преобразования 640 для преобразования мСм в ppm:

1,0 мСм/см x 640 дает 640 ppm

В нашем эксперименте мы вначале измерим общую минерализацию дистиллированной воды. Солемер показывает 0 ppm. Мультиметр показывает сопротивление 1,21 МОм.

Для эксперимента приготовим раствор хлорида натрия NaCl с концентрацией 1000 ppm и измерим концентрацию с помощью TDS-3. Для приготовления 100 мл раствора нам нужно растворить 100 мг хлорида натрия и долить дистиллированной воды до 100 мл. Взвесим 100 мг хлорида натрия и поместим его в мерный цилиндр, добавим немного дистиллированной воды и размешаем до полного растворения соли. Затем дольем воду до метки 100 мл и еще раз как следует размешаем.

Измерение сопротивления между двумя электродами, изготовленными из того же материала и с теми же размерами, что и электроды TDS-3; мультиметр показывает 2,5 КОм

Для экспериментального определения проводимости мы использовали два электрода, изготовленные из того же материала и с теми же размерами, что и электроды TDS-3. Измеренное сопротивление составило 2,5 КОм.

Теперь, когда нам известно сопротивление и концентрация хлорида натрия в миллионных долях, мы можем приблизительно рассчитать постоянную измерительной ячейки солемера TDS-3 по приведенной выше формуле:

K = σ/G = 2 мСм/см x 2,5 кОм = 5 см⁻¹

Это значение 5 см⁻¹ близко к расчетной величине постоянной измерительной ячейки TDS-3 с указанными ниже размерами электродов (см. рисунок).

• D = 0,5 см — расстояние между электродами;
• W = 0,14 см — ширина электродов
• L = 1,1 см — длина электродов

Постоянная датчика TDS-3 равна K = D/A = 0,5/0,14×1,1 = 3,25 cm⁻¹. Это не сильно отличается от полученного выше значения. Напомним, что приведенная выше формула позволяет лишь приблизительно оценить постоянную датчика.

Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.

Расчет объемной теплоты сгорания газа

Электропроводность воды, или что такое кондуктометрия

Электронная проводимость металлов. Зависимость сопротивления от температуры

Как вы знаете, электрический ток могут проводить и твердые, и жидкие, и газообразные тела. На практике, чаще всего применяются металлические проводники. Можно привести много примеров: линии электропередач, обеспечивающие передачу энергии от различных источников тока к потребителям.

Генераторы, электронагревательные приборы и так далее. Как мы уже говорили ранее, хорошими проводниками являются некоторые растворы. Наиболее распространенный пример — это батарейка, в которой используется электролит. Примеров использования батарей и аккумуляторов тоже достаточно: они используются в автомобилях, ноутбуках, мобильных телефонах, планшетах и так далее.

Напомним, что помимо проводников, существуют такие тела, как полупроводники и диэлектрики. Как вы знаете, диэлектрики используются для изоляции проводки или электроприборов. Полупроводники представляют довольно большой интерес, поскольку их проводимостью достаточно легко управлять, а это открывает большие возможности.

Со всем выше перечисленным мы познакомимся по окончании курса физики десятого класса, и начнем с проводимости металлов.

Мы уже много раз говорили, что электрический ток — это упорядоченное движение заряженных частиц, и всегда утверждали, что в металлах носителями свободных зарядов являются электроны. Дело в том, что за этим утверждением стоят многочисленные опыты разных ученых. Мы рассмотрим несколько таких опытов.

В 1901 году, Эдуард Рикке провел следующий эксперимент: он подключил к электрической цепи металлические цилиндры, плотно прилегающие друг к другу. В центре находился алюминиевый цилиндр, а по краям — медные.

В течение приблизительно одного года через эти цилиндры протекал электрический ток. После окончания эксперимента, все три цилиндра были исследованы на предмет изменения химического состава. Выяснилось, что никаких изменений не произошло, за исключением очень незначительной диффузии. Это послужило доказательством того, что ток в металлах обусловлен именно движением электронов. Если бы в движении участвовали какие-то другие частицы (например, ионы кристаллической решетки), то это, неизбежно привело бы к изменению химического состава.

Другой опыт, был проведен в 1912 году учеными Леонидом Мандельштамом и Николаем Папалекси. К катушке, которая могла вращаться вокруг своей оси, был подключен гальванометр при помощи скользящих контактов.

При резкой остановке катушки, гальванометр регистрировал кратковременные токи. Дело в том, что при резкой остановке заряженные частицы какое-то время могли двигаться по инерции относительно проводника (то есть проволоки катушки). Поскольку сила тока характеризуется зарядом, а инерция — массой частиц, переносимый при торможении заряд пропорционален отношению заряда частиц к их массе. Из этого эксперимента было определено это соотношение, которое совпало с найденным до этого из других опытов отношением модуля заряда электрона к его массе:

Таким образом, эксперимент Мандельштама и Папалекси еще раз подтвердил, что ток в металлах обусловлен движением электронов. Поэтому, проводимость металлов называют электронной проводимостью.

Вы уже знаете, что электроны в металлах двигаются с постоянной скоростью из-за того, что взаимодействуют с ионами кристаллической решетки. Это приводит к тому, что скорость движения электронов пропорциональна напряженности электрического поля:

В свою очередь, напряженность пропорциональна напряжению. Из чего мы можем заключить, что скорость электронов в проводнике пропорциональна напряжению на концах этого проводника:

Напомним, что не так давно мы выяснили, что скорость также пропорциональна и силе тока:

Из этого мы можем сделать вывод, что 𝐼 ~ 𝑈, а это подтверждает закон Ома.

Теперь, когда мы выяснили, что электрический ток в металлах действительно обусловлен движением электронов, следует обратить внимание на одно из следствий этого явления. Электроны взаимодействуют с ионами кристаллической решетки и, тем самым нагревают проводник. Но, чем больше проводник нагревается, тем более интенсивными становятся колебания частиц проводника и тем больше они мешают движению электронов. Следовательно, в металлах существует определенная зависимость их электрического сопротивления от температуры.

Экспериментально была установлена зависимость сопротивления от температуры:

В формуле мы видим коэффициент пропорциональности α, который называется температурным коэффициентом сопротивления. Мы можем немного преобразовать выражение, описывающее зависимость сопротивления от температуры, чтобы дать определение температурному коэффициенту сопротивления:

Итак, температурный коэффициент сопротивления численно равен относительному изменению сопротивления при нагревании на 1 ^оС. Под относительным изменением сопротивления понимается отношение изменения сопротивления к конечному сопротивлению. Поскольку мы выяснили, что у металлов сопротивление увеличивается с увеличением температуры, можно сделать вывод, что для всех металлов коэффициент α > 0.

Вспомним, что сопротивление проводника зависит от трех величин: удельное сопротивление материала, из которого сделан проводник, площадь поперечного сечения проводника и его длина:

Поскольку геометрические размеры проводника при нагревании меняются ничтожно мало, можно сделать вывод, что изменяется удельное сопротивление:

Из полученной формулы можно сделать вывод, что удельное сопротивление металлов линейно зависит от температуры.

Эта зависимость используется в так называемых термометрах сопротивления. Термометр сопротивления представляет собой проводник, зависимость сопротивления которого от температуры хорошо известна. Чаще всего используют платиновую проволоку. Измеряя ее сопротивление можно судить о температуре. Преимущество подобного термометра заключается в том, что он пригоден для измерения температур в значительно более широком диапазоне, чем это возможно, используя жидкостные термометры.

Возникает вопрос: а что будет происходить при очень низких температурах? Этим вопросом еще в 1911 году задался Хейке Камерлинг-Оннес. В качестве опыта, он поместил ртуть в жидкий гелий и наблюдал, как постепенно уменьшается удельное сопротивление с падением температуры. Однако, когда температура опустилась до четырех целых одной десятой кельвина, сопротивление резко упало до нуля. Такое явление получило название сверхпроводимости, а температура, при которой наступает это состояние, была названа критической температурой.

Явление сверхпроводимости возникает во многих металлах при достаточно низких температурах (около 25 К). Это явление можно объяснить тем, что при таких низких температурах беспорядочное движение электронов становится очень незначительным. Иными словами, они двигаются, не соударяясь с ионами кристаллической решетки, таким образом, не замедляя своего движения и не нагревая проводник. Конечно, это объяснение существенно упрощено, но оно дает общее представление о том, как возникает явление сверхпроводимости. Тот факт, что в состоянии сверхпроводимости проводники не нагреваются, открывает большие перспективы. Если найти способ создать явление сверхпроводимости при обычных (комнатных) температурах, то можно было бы передавать электроэнергию по проводам без всяких потерь.

Сверхпроводимость используется для создания электромагнитов, которые могут создавать магнитное поле в течение длительного времени без всяких потерь энергии. Также, сверхпроводящие магниты используются в ускорителях элементарных частиц (таких как Большой Адронный Коллайдер). В 1986 году удалось создать некоторые соединения, переходящие в состояние сверхпроводимости при температурах около 100 К. На сегодняшний день, нет известных соединений, в которых бы наблюдалась сверхпроводимость при температуре выше 138 К (при нормальном давлении).

Рассмотрим еще один интереснейший эффект явления сверхпроводимости, который получил название эффекта Мейснера. Поместим два керамических цилиндра в специальную емкость и зафиксируем их.

При температуре 93 К эти цилиндры становятся сверхпроводящими. Для охлаждения можно использовать жидкий азот. Если теперь поднести к цилиндрам достаточно сильный магнит, то он зависнет над ними. Как вы знаете из курса физики девятого класса, при изменении магнитного потока через контур, возникает индукционный ток. В обычных условиях, этот ток был бы незначительным и кратковременным. Однако, в состоянии сверхпроводимости, сопротивление равно нулю, поэтому, ток продолжает течь по цилиндрам. Этот ток создает магнитное поле, которое и вызывает силы отталкивания между цилиндрами и магнитом. Если же теперь мы поместим над цилиндрами магнит в виде колесика и раскрутим его, то он будет продолжать крутиться до тех пор, пока цилиндры находятся в состоянии сверхпроводимости. Заметим, что магнит крутится, не касаясь цилиндров и не нагреваясь, то есть никаких потерь энергии не происходит. Тем не менее, нет возможности получить сколь угодно большой ток в сверхпроводниках, поскольку определенное критическое значение силы тока разрушает состояние сверхпроводимости. Однако, конструкции, основанные на подобном принципе, могли бы существенно усовершенствовать электродвигатели и генераторы, значительно упростить устройства для аккумулирования энергии и многое другое. Поэтому, сегодня получение сверхпроводимости при комнатных температурах является одной из очень важных задач в физике.

Калькулятор удельного сопротивления

Создано Purnima Singh, PhD

Отзыв Стивена Вудинга

Последнее обновление: 25 августа 2022 г.

Содержание:

• Удельное электрическое сопротивление и проводимость использовать калькулятор удельного электрического сопротивления
• Часто задаваемые вопросы

Калькулятор удельного электрического сопротивления Omni позволяет вам определить удельное электрическое сопротивление материала, учитывая его проводимость . Вы также можете использовать этот инструмент для определения проводимости, если удельное сопротивление известно.

Продолжайте читать, чтобы узнать, что такое удельное электрическое сопротивление и проводимость и как рассчитать удельное сопротивление по проводимости. Вы также найдете пример использования этого инструмента для вычисления одного, если известно другое.

Если вас интересует определение сопротивления проводника по его удельному сопротивлению и размерам, воспользуйтесь калькулятором сопротивления провода.

Удельное электрическое сопротивление и проводимость

Мы можем определить удельное электрическое сопротивление материала как меру того, насколько сильно материал сопротивляется протеканию через него электрического тока . Он обозначается символом ρ\rhoρ.

Другим важнейшим свойством материалов для электротранспорта является электропроводность. Электропроводность материала — это его способность проводить или передавать электричество . Мы используем символ σ\sigmaσ для обозначения проводимости.

Как проводимость, так и удельное сопротивление являются внутренними свойствами материала, т. е. они не зависят от размеров материала. Вместо этого они полагаются на плотность носителей заряда и температуру материала.

Как рассчитать удельное сопротивление по проводимости

Электропроводность материала является обратной величиной его удельного сопротивления . Следовательно, для расчета удельного сопротивления по проводимости воспользуемся формулой:

ρ=1σ\small \rho = \frac{1}{\sigma}ρ=σ1​ 9{-8}\ \rm{(\Omega \cdot m)} \end{align*}ρ​=6,29×107 (Ом⋅м)−11​=1,59×10−8 (Ом⋅м)​

Как использовать калькулятор удельного сопротивления

Теперь давайте посмотрим, как мы можно использовать калькулятор проводимости к удельному сопротивлению, чтобы решить ту же проблему.

1. В раскрывающемся меню выберите серебро в качестве материала .

2. Поле электропроводности будет заполнено автоматически. Вы также можете ввести любое пользовательское значение проводимости.

3. Инструмент отобразит удельное электрическое сопротивление серебра .

4. Вы также можете использовать этот инструмент для преобразования удельного сопротивления в проводимость .

Хотите рассчитать теплопроводность? Посмотрите калькулятор теплопроводности.

Часто задаваемые вопросы

Как рассчитать электропроводность по удельному сопротивлению?

Проводимость обратна удельному сопротивлению . Следовательно, чтобы рассчитать проводимость материала по его удельному сопротивлению, возьмите обратную величину удельного сопротивления. Если вы хотите рассчитать удельное сопротивление, возьмите обратную величину проводимости.

Каковы единицы удельного сопротивления и электропроводности?

Единицей удельного сопротивления в системе СИ является ом-метров (Ом·м) . Поскольку проводимость = 1 / удельное сопротивление , единицей проводимости в системе СИ является (Ом·м)⁻¹, которая также известна как сименс на метр (С·м⁻¹) .

Какова электропроводность меди?

Удельное электрическое сопротивление меди составляет 1,68 × 10⁻⁸ Ом·м. Мы можем рассчитать электропроводность меди следующим образом:

1. Возьмем обратное удельного электрического сопротивления меди, т. е. 1 / 1,68 × 10⁻⁸ Ом·м .
2. Вы получите 5,95 × 10⁷ (Ом·м)⁻¹.
3. Следовательно, электропроводность меди равна 5,95 × 10⁷ (Ом·м)⁻¹ .

Провод с удельным сопротивлением 10 Ом·м растянут в два раза по сравнению с первоначальной длиной. Каким будет его новое сопротивление?

Его удельное сопротивление останется прежним, т. е. 10 Ом·м . Удельное сопротивление провода зависит только от природы его материала и его температуры и не зависит от длины или площади поперечного сечения. Следовательно, при растяжении проволоки ее удельное сопротивление не изменится.

Purnima Singh, PhD

Выберите материал или введите произвольное значение частица в электрическом полеМощность переменного токаРазмер прерывателя… Еще 80

Электропроводность — документация GPG 0.0.1

Электрическая проводимость (\(\сигма\)) — это физическое свойство, которое описывает, насколько легко электрический ток может течь через среду под действием приложенного электрического поля. Более конкретно, он определяет взаимосвязь между плотностью электрического тока (\(\vec J\)) внутри материала и электрическим полем (\(\vec E\)) :

\[\vec J = \сигма \vec E\]

В камнях и других материалах есть свободные электрические заряды. Когда к материалу приложено электрическое поле, эти заряды испытывают электрическую (кулоновскую) силу. Эта сила заставляет свободные заряды двигаться через материал в направлении приложенного поля; с положительными зарядами, движущимися параллельно полю, и отрицательными зарядами, движущимися в противоположном направлении. Величина потока электрических зарядов через материал известна как электрический ток (\(\vec I\)). Плотность тока представляет собой количество тока, протекающего на единицу площади поперечного сечения (\(A\)), где:

\[\vec J = \frac{\vec I}{A}\]

В проводящих материалах (больших \(\сигма\)) свободные заряды перемещаются довольно легко, и относительно слабым электрическим полем могут индуцироваться сильные токи. Напротив, резистивные материалы (меньшие \(\сигма\)) требуют сильных электрических полей, чтобы производить какой-либо значительный ток.

Удельное сопротивление : Физическим свойством, эквивалентным проводимости, является удельное сопротивление (\(\rho\)). По определению, удельное сопротивление материала обратно пропорционально его проводимости:

\[\rho = \frac{1}{\sigma}\]

И электрическая проводимость, и удельное сопротивление приемлемы для описания проводящих свойств горных пород, и иногда они используются взаимозаменяемо. Параметры, используемые для определения проводящих свойств и связанных с ними единиц СИ, приведены ниже.

Собственность	Символ	2\)
Электрический ток	\(\vec I\)	А
Проводимость	\(\сигма\)	См/м или мСм/м
Удельное сопротивление	\(\ро\)	\(\Омега\cdot\!\) м

, где V — вольты, A — амперы, а S — сименсы. Часто используются миллисименсы на метр (мСм/м) (1000 мСм/м = 1 См/м). Таким образом, 1 мСм/м = 1000 \(\Omega\cdot\!\) м.

Измерение проводимости

Измерение электропроводности/удельного сопротивления горной породы довольно просто. Сначала из породы берется цилиндрический образец керна. Затем образец керна помещают в держатель образца между двумя медно-графитовыми электродами, где он действует как резистивный элемент для цепи.

Затем используется источник для подачи постоянного тока (\(I\)) через образец сердечника. Измеряя падение напряжения (\(\Delta V\)) по длине образца, можно использовать закон Ома для определения сопротивления цепи (\(R\)) вызванного камнем:

\[R = \frac{\Delta V}{I}\]

Измеренное сопротивление увеличивается пропорционально длине (\(L\)) образца керна. Мы ожидаем этого, учитывая, что ток должен протекать через большую часть резистивного материала. Измеренное сопротивление также обратно пропорционально площади поперечного сечения (\(A\)) образца. Эту взаимосвязь можно понять, сравнив чистое сопротивление двух одинаковых резисторов, включенных параллельно, с одним резистором, включенным последовательно.

В конечном итоге удельное сопротивление образца может быть получено из измеренного сопротивления, длины жилы и площади ее поперечного сечения с использованием закона Пуйе:

\[\rho = \frac{RA}{L}\]

Электропроводность обычных горных пород

Ниже показана диаграмма, показывающая диапазон значений электропроводности/удельного сопротивления для обычных типов горных пород. Обратите внимание, что шкала является логарифмической, что указывает на огромную изменчивость проводимости/удельного сопротивления между породами. Из этой диаграммы мы можем сделать несколько выводов:

• Массивные сульфиды и графитсодержащие породы являются наиболее проводящими.

• Карбонатные породы и рыхлые отложения обладают высоким сопротивлением

• Выветренные магматические и метаморфические породы обладают большей проводимостью, чем невыветрелые магматические и метаморфические породы.

• Осадочные породы, содержащие глину, обычно обладают большей проводимостью.

• Соленая вода обладает большей электропроводностью, чем пресная.

Факторы, влияющие на проводимость пород

Пористость, насыщение пор и поровый флюид

Большинство горных пород содержат поровые пространства, хотя бы частично насыщенные ионными флюидами. К таким жидкостям относятся: пресная вода, солоноватая вода, морская вода и рассол. Поскольку поровые жидкости имеют более высокую проводимость, чем большинство породообразующих минералов, электрический ток обычно предпочитает течь через поровое пространство, когда это возможно. В результате объемная проводимость породы существенно зависит от ее пористости, флюидонасыщенности и типа флюида, содержащегося в поровом пространстве.

Для ненасыщенных горных пород поровое пространство занято только воздухом. Поскольку воздух обладает большим сопротивлением, он заставляет ток течь через минералы, составляющие горную породу. В результате ненасыщенные породы обладают плохой проводимостью. Когда достаточный процент порового пространства насыщен, поровая жидкость может предложить более эффективный путь для тока. Таким образом, объемная проводимость горных пород обычно увеличивается по мере увеличения флюидонасыщенности.

Ток протекает через поровую жидкость породы посредством ионной проводимости. В результате проводимость поровой жидкости зависит от концентрации растворенных ионов. Проводимость порового флюида увеличивается по мере увеличения концентрации растворенных ионов. Это означает, что породы, содержащие больше солоноватой поровой жидкости, обладают большей проводимостью, чем породы, содержащие пресную воду.

Извилистость

Извилистость определяет связность и сложность сети порового пространства породы. Для пород с малой извилистостью путь течения через поровое пространство простой; что приводит к эффективной проводимости электрических зарядов. Для скал с высокой извилистостью путь, по которому должно пройти течение, чтобы пройти через скалу, очень непрямой. В результате проводимость неэффективна, а порода имеет большее сопротивление.

Минерализация

Электрический ток внутри породы предпочтет не течь через поры, если породообразующие минералы обладают большей проводимостью. Это часто происходит в рудоносных породах из-за присутствия оксидов металлов (магнетит, ильменит, зеркальный гематит), сульфидов металлов (пирит, пирротин, галенит) и самородных металлов (золото, серебро, медь). Единственным исключением является графит, который, несмотря на то, что полностью состоит из углерода, является очень проводящим. Как и ожидалось, проводимость увеличивается по мере увеличения концентрации проводящих минералов в породе.

Электропроводность и удельное сопротивление

Электропроводность и удельное сопротивление

7. 0.47 21.5 Li 1.07 9.32 Be 3. 08 3.25 … Electrical conductivity x 10 7 /Ω m or x 10 5 /Ω cm Electrical resistivity x 10 -8 Ом м или x 10 -6 Ом см B … … C … … N … … O … … O … … O … … O … … O …. .. … Ne … … Na 2.11 4.75 Mg 2.33 4.30 … Al 3,65 2,74 Si … … P . .. … S … … CL … … 950950950950950950950984509845098095098. .. K 1.39 7.19 Ca 2.78 3.6 Sc 0.21 46.8 Ti 0.23 43.1 V 0.50 19.9 Кр 0,78 12.9 Mn 0.072 139 Fe 1.02 9.8 Co 1.72 5.8 Ni 1.43 7.0 Cu 5.88 1.70 Zn 1.69 5.92 Ga 0.67 14.85 Ge … … As . .. … Se … … BR … … KR … … 47 47 47 47 Y 0.17 58.5 Zr 0.24 42.4 Nb 0.69 14.5 Mo 1.89 5.3 Tc .7 14 Ru 1.35 7.4 Rh 2.08 4.8 Pd 0.95 10.5 Ag 6.21 1.61 Cd 1.38 7.27 In 1. 14 8.75 Sn 0.91 11.0 Sb 0.24 41.3 Te … … I … … Xe … … Cs .50 20.0 Ba 0.26 39. La 0.13 79. Hf 0.33 30.6 Ta 0.76 13.1 W 1.89 5.3 Re 0.54 18.6 Os 1.10 9.1 Ir 1.96 5.1 Pt 0.96 10.4 Au 4.55 2.20 Hg* 0.10 95.9 Tl 0. 61 16.4 Pb 0.48 21.0 Bi 0.086 116. Po 0.22 46. At … … Rn … … Fr … … Ra … … Ac … … … … Ce 0.12 81. Pr 0.15 67. Nd 0.17 59. Pm … … См 0,10 99. Еу 0,11 89 Gd 0.070 134 Tb 0. 090 111. Dy 0.11 90.0 Ho 0.13 77.7 Er 0.12 81. Tm 0.16 62. Yb 0.38 26.4 Lu 0.19 53. … … Th 0.66 15.2 Pa … … U 0.39 25.7 Np 0.085 118. Pu 0.070 143. Am … … Cm … … Bk … … Cf … . .. Эс . .. … Fm … … Md … … No … … Lr … . .. … Данные Киттеля, Введение в физику твердого тела, 7-е изд. Со ссылкой на Г. Т. Мидена, Электрическое сопротивление металлов, Пленум, 1965. Обсуждение удельного сопротивления Связь с микроскопическими электрическими свойствами * Жидкость

Index Tables

HyperPhysics***** Electricity and Magnetism ***** Tables R Nave 8 Назад Что такое электропроводность? Электропроводность металлов, воды и других материалов. Что такое проводимость? Электропроводность металлов, воды и других материалов. 2022-03-21 Электропроводность — это мера способности материала проводить электрический ток. Электропроводность также известна как удельная проводимость. Электропроводность – это внутреннее свойство материала. Электрическая проводимость и ее единицы Электрическая проводимость обозначается символом σ и имеет единицы СИ сименс на метр. Блок назван в честь Вернера Сименса, известного конструктора и изобретателя в области электротехники. Формула проводимости: : где: σ – удельная проводимость ρ – удельное сопротивление В случае водных растворов проводимость часто указывается как удельная проводимость, которая является мерой по сравнению с чистой водой при 25°C. Электропроводность питьевой воды будет иметь другое значение. Зависимость между электропроводностью и удельным сопротивлением Электропроводность является обратной величиной удельного сопротивления. Единицей удельного электрического сопротивления в системе СИ является ом-метр (Ом⋅м). 1 Ом·м определяется как единица удельного сопротивления проводника длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 м². Удельное сопротивление – это величина, характеризующая данный материал. Однако на его размер влияет температура. Удельное сопротивление обычно обозначается греческой буквой ρ (ро). Следует подчеркнуть, что удельное сопротивление и сопротивление — это два разных понятия, хотя и тесно связанных между собой. Поэтому не путайте термины удельное сопротивление (удельное сопротивление) и сопротивление (электрическое сопротивление). Связь между сопротивлением и удельным сопротивлением определяется по следующей формуле: где: ϱ – удельное сопротивление (удельное сопротивление) [1Ом⋅м] R – сопротивление (электрическое сопротивление) [Ом] S – площадь поперечного сечения материала [м²]

5 – площадь поперечного сечения материала [м²] l – длина рассматриваемого материала [м] Эта формула применяется к материалам, удовлетворяющим закону Ома. Твердые тела можно разделить на три группы: металлы, которые являются очень хорошими проводниками (удельное сопротивление 10 −8 Ом·м), полупроводников (10 −6 Ом·м)* и изоляторов (10 10 – 10 16 Ом·м). Электропроводность металлического проводника постепенно увеличивается по мере снижения температуры. Ниже критической температуры сопротивление в сверхпроводниках падает до нуля. Таким образом, электрический ток через петлю из сверхпроводящего провода может сохраняться бесконечно долго без источника питания. В электролитах движутся целые ионы, неся свой суммарный электрический заряд. В растворах электролитов концентрация ионов является ключевым фактором проводимости материала. Электропроводность металлов и других материалов Металлы и плазма являются примерами материалов с высокой электропроводностью. Элемент, который является лучшим проводником электричества, — это серебро. Электрические изоляторы, такие как стекло и чистая вода, имеют плохую электропроводность. Большинство неметаллов являются плохими проводниками тепла и электричества. Электропроводность полупроводников занимает промежуточное положение между диэлектриками и проводниками. Примеры превосходных проводников: серебро, медь, золото, алюминий, цинк, никель и латунь. Примеры плохих электрических проводников включают, например, резину, стекло, пластмассу, сухую древесину, алмаз или воздух. В проводниках это движение свободных электронов, в полупроводниках — электронов и дырок, в электролитах — ионов, а в ионизированных газах — ионов и электронов. Электропроводность в металлах является результатом движения электрически заряженных частиц. Атомы металлических элементов характеризуются наличием валентных электронов, представляющих собой электроны внешней оболочки атома, которые могут свободно перемещаться. Именно эти «свободные электроны» позволяют металлам проводить электрический ток. Факторы, влияющие на электрическую проводимость Температура: Изменение температуры серебра или другого проводника влияет на его проводимость. Как правило, повышение температуры вызывает тепловое возбуждение атомов и снижает проводимость при одновременном увеличении удельного сопротивления. Зависимость линейна, но нарушается при низких температурах. Примеси: Примеси снижают проводимость. Окисленное серебро не является таким хорошим проводником, как чистое серебро. Примеси препятствуют потоку электронов. Структура и кристаллические фазы: если в материале присутствуют разные фазы, проводимость на границе раздела фаз будет немного медленнее и может отличаться от одной структуры к другой. Способ обработки материала может повлиять на то, насколько хорошо он проводит электричество. Электромагнитные поля: Проводники генерируют свои электромагнитные поля, когда через них проходит электричество с магнитным полем, перпендикулярным электрическому полю. Генерация внешних электромагнитных полей может замедлить ток. Частота: Частота сигнала переменного тока – это количество циклов в одну секунду (измеряется в Герцах). Выше определенного уровня высокая частота может привести к тому, что ток будет течь вокруг проводника, а не через него (скин-эффект). Поскольку нет колебаний и, следовательно, нет частоты, скин-эффект не возникает при постоянном токе. Проводимость других веществ Ученые изучают проводимость очень разных веществ для самых разных целей. В 2007 году группа исследователей из Университета штата Огайо изучила электрическую проводимость шести различных свежих фруктов (красное яблоко, золотое яблоко, персик, груша, ананас и клубника) и нескольких различных нарезок трех видов мяса (курица, свинина, и говядина) при температуре от 25 до 140°C. Во всех случаях электропроводность увеличивалась линейно с температурой. В целом, фрукты были менее электропроводны, чем образцы мяса. Среди фруктов персик и клубника обладают большей проводимостью, чем яблоки, груши и ананасы. Измерения электропроводности мясных отрубов показали, что постное мясо обладает гораздо большей электропроводностью, чем жир. Это интересно, потому что один из самых известных экспериментов с электроникой для детей включает в себя изготовление батареек из фруктов; и, как вы можете видеть, тип используемых фруктов также может играть роль в этом эксперименте. Электропроводность также используется как параметр при изучении других явлений, например, электропроводность океана является фундаментальным параметром в электродинамике Земной системы. Вас интересует электроника? Посетите Tech Master Event Если вы делаете свои первые шаги в мире электроники и создаете свои первые руки, Tech Master Event — это услуга, которую вы ищете. Вы можете размещать на платформе собственные проекты и искать вдохновение в работах других. Tech Master Event — это также место, где вы найдете множество соревнований для молодых инженеров-электронщиков со всего мира.   [Посетить мероприятие Tech Master](https://techmasterevent. com «» target=»_blank» «» target=»_blank»){.cs-btn-primary} Поделитесь этой статьей Что такое электропроводность? (с изображением) `; Ричард Нельсон Дата последнего изменения: 07 сентября 2022 г. Электропроводность (EC) — это свойство, которое используется для описания того, насколько хорошо материалы пропускают электроны. Он определяется с помощью экспериментов и математических уравнений. Электропроводность обратна удельному сопротивлению, то есть чем выше проводимость, тем ниже удельное сопротивление. Проводник — это материал с высокой электропроводностью, а изолятор — материал с высоким удельным электрическим сопротивлением. Оба свойства зависят от температуры и чистоты материалов. Температурная зависимость электропроводности имеет общий характер. Металл является проводником, и его проводимость ниже при более высоких температурах. Стекло является изолятором и показывает более высокую проводимость при более высоких температурах. При очень высоких температурах проводники ведут себя как изоляторы, а изоляторы ведут себя как проводники. Такое поведение диэлектриков и проводников объясняется моделью свободных электронов. В этой модели проводники ясно демонстрируют способность освобождать электроны, и когда к ним прикладывается ток или электрическая сила, эта сила может легко оттолкнуть лишние электроны. Почва представляет собой смесь минералов, солей и органических материалов. Он имеет особую электрическую проводимость, называемую электропроводностью почвы, которая измеряет количество соли в образце почвы, что называется ее соленостью. Этот процесс также может измерять другие свойства почвы, где засоленность достаточно низкая. Эти свойства связаны с влиянием чистоты на данные ЕС. 9Данные 0002 EC образца почвы могут определить, сколько примесей содержится в почве. Примесями почвы являются вода, воздух и минеральные вещества. Каждая примесь по-разному влияет на данные, но опытный почвовед может определить эту информацию из собранных данных. Как правило, большее количество примесей снижает ЕС, за исключением минералов, которые увеличивают ЕС. Примеси также могут объяснить использование чистой меди в электропроводке. Металлы часто состоят из сплавов, смеси двух или более элементов. Это не полезно для проведения электричества. Металлы в сплавах не являются одними и теми же элементами, и электроны не могут легко течь между разными элементами. Чистые металлы, такие как медная проволока, обладают высокой электропроводностью. Это относится только к твердым металлам, поскольку воздушные карманы могут снижать электропроводность материалов. Материалы, не являющиеся металлами, обычно являются хорошими изоляторами. Лучшими изоляторами являются материалы, в которых естественным образом есть воздушные карманы, например, резина. Воздушные карманы подобны примесям и нарушают поток электронов. Газы, такие как воздух, являются лучшими природными изоляторами. Современная химия освоила изоляторы, создав материалы, удельное сопротивление которых в тысячи раз больше, чем у воздуха. Электропроводность | Определение, символ, формула, единица измерения Что такое электропроводность? Электропроводность — это свойство материала, позволяющее проходить через него электрическому току. Другими словами, электропроводность — это мера электрического тока, проходящего через материал, когда градиент потенциала равен единице. Таким образом, электропроводность измеряет способность проводника проводить электричество. В электроэнергетике это один из важных факторов, который проектировщики учитывают при проектировании электрической системы. Медь и алюминий являются наиболее подходящими проводниками, так как их проводимость очень высока. Более высокая проводимость указывает на прохождение большего количества электронов через материалы без особых препятствий. Материал с более высокой проводимостью имеет более низкое сопротивление и вызывает меньшие потери тепла (I2R) в проводнике. Например. печатная плата имеет сложную электрическую схему, и проводимость пути должна быть очень высокой, чтобы избежать помех протеканию электрического тока. Для этого применения лучше всего подходит оцинкованная медь. Влияние температуры на электропроводность Электропроводность образца материала зависит от атомной конфигурации, длины и площади поперечного сечения материалов. Эти параметры остаются неизменными после расчета сопротивления, следовательно, они не изменяют проводимость. Однако проводимость снижается с повышением температуры. Почему это так? Мы знаем, что ток в электрической цепи есть не что иное, как поток электронов. Большее количество электронов, проходящих через материал в секунду, означает, что материал имеет более высокую проводимость. Повышение температуры вызывает столкновения электрона с электроном и столкновение с атомом. В результате поток электронов через материал становится вялым, что вызывает снижение электропроводности материала. Таким образом, можно сделать вывод, что проводник имеет более высокую проводимость при низких температурах. Вы бы слышали о сверхпроводимости. Что это? Сверхпроводимость — это свойство вещества, которое делает его способным проводить электричество без импеданса, что означает, что сопротивление равно нулю. Это возможно, если температура вещества ниже критической температуры. Символ проводимости Символ электропроводности обозначается греческой буквой σ  (знак). Электропроводность обратно пропорциональна удельному электрическому сопротивлению ( ρ ). Соотношение между проводимостью и удельным сопротивлением приведено ниже. σ = 1/ ρ Формула электропроводности Сопротивление проводника зависит от проводимости материала, площади поперечного сечения и длины вещества. На основании этих параметров можно вывести уравнение электропроводности. Вывод уравнения электрической проводимости/ Формула R ∝ 1/ σ -(1) R ∝ 9129 L ———-—-—-—-—— ∝ 9129 L —————-—-—-—-—-—-—-—-—-—-—- . ∝ 1/ A —(3) Таким образом, R = 1/ σ ( L /A)—(4) . 20/A)-(4) σ /A)-(4) 202020202020202020202020/A)-(4) 202020/A). 1/R x (L/A) ——-(5) σ  = S x (L/A) ——-(5) [Здесь S — проводимость и S = ​​1/R] Обратная величина сопротивления (R) равна проводимости (S) и обратная величина Ом( Ω ) равна mho(Ω −1 или ℧ ) Здесь R – сопротивление в Омах ( Ω ) A = Площадь поперечного сечения в см 2  или м 2 L = Длина проводника в сантиметрах (см) или метрах (м) σ = Электропроводность материала ( Ом -см) или ( Ω -m) S = электрическая проводимость Удельное электрическое сопротивление материала непосредственно  пропорционально площади поперечного сечения  и обратно пропорционально длине. Единица электропроводности Формула электропроводности σ  = S x (L/A) Из вышеприведенной единицы электропроводности S x 0 σ 9019 9019 900 σ ∝ MHO X CM/CM 2 ) ∝ Siemens -CM -1 ∝ Siemens/CM 9 ∝ Siemens/CM ∝ /CM ∝ . alexxlab Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт Рубрики Прост Радио Разное Своими руками Советы Схем Схемы Транзист Транзисторы Электрон Электроника