Site Loader

Содержание

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 определение. Электрическое сопротивление и проводимость

Закон Ома является основным законом электрических цепей. При этом он позволяет объяснять многие явления природы. Например, можно понять, почему электричество не «бьет» птиц, которые сидят на проводах. Для физики закон Ома является крайне значимым. Без его знания невозможно было бы создавать стабильно работающие электрические цепи или вовсе не было бы электроники.

Зависимость I = I(U) и ее значение

История открытия сопротивления материалов напрямую связана с вольт-амперной характеристикой. Что это такое? Возьмем цепь с постоянным электрическим током и рассмотрим любой ее элемент: лампу, газовую трубку, металлический проводник, колбу электролита и т. д.

Меняя напряжение U (часто обозначается как V), подаваемое на рассматриваемый элемент, будем отслеживать изменение силы тока (I), проходящего через него. Как итог, мы получим зависимость вида I = I (U), которая носит название «вольт-амперная характеристика элемента» и является прямым показателем его электрических свойств.

Вольт-амперная характеристика может выглядеть по-разному для различных элементов. Самый простой ее вид получается при рассмотрении металлического проводника, что и сделал Георг Ом(1789 — 1854).

Вольт-амперная характеристика — это линейная зависимость. Поэтому ее графиком служит прямая линия.

Закон в простой форме

Исследования Ома по изучению вольт-амперных характеристик проводников показали, что сила тока внутри металлического проводника пропорциональна разности потенциалов на его концах (I ~ U) и обратно пропорциональна некоему коэффициенту, то есть I ~ 1/R. Этот коэффициент стал называться «сопротивление проводника», а единица измерения электрического сопротивления — Ом или В/А.

Стоит отметить еще вот что. Закон Ома часто используется для расчета сопротивления в цепях.

Формулировка закона

Закон Ома говорит, что сила тока (I) отдельно взятого участка цепи пропорциональна напряжению на этом участке и обратно пропорциональна его сопротивлению.

Следует заметить, что в таком виде закон остается верным только для однородного участка цепи. Однородной называется та часть электрической цепи, которая не содержит источника тока. Как пользоваться законом Ома в неоднородной цепи, будет рассмотрено ниже.

Позже опытным путем было установлено, что закон остается справедливым и для растворов электролитов в электрической цепи.

Физический смысл сопротивления

Сопротивление — это свойство материалов, веществ или сред препятствовать прохождению электрического тока. Количественно сопротивление в 1 Ом означает, что в проводнике при напряжении 1 В на его концах способен проходить электрический ток силой 1 А.

Удельное электрическое сопротивление

Экспериментальным методом было установлено, что сопротивление электрического тока проводника зависит от его размеров: длина, ширина, высота. А также от его формы (сфера, цилиндр) и материала, из которого он сделан. Таким образом, формула удельного сопротивления, например, однородного цилиндрического проводника будет: R = р*l/S.

Если в этой формуле положить s = 1 м 2 и l = 1 м, то R численно будет равен р. Отсюда вычисляется единица измерения для коэффициента удельного сопротивления проводника в СИ — это Ом*м.

В формуле удельного сопротивления р — это коэффициент сопротивления, определяемый химическими свойствами материала, из которого изготовлен проводник.

Для рассмотрения дифференциальной формы закона Ома, необходимо рассмотреть еще несколько понятий.

Как известно, электрический ток — это строго упорядоченное движение любых заряженных частиц. Например, в металлах носителями тока выступают электроны, а в проводящих газах — ионы.

Возьмем тривиальный случай, когда все носители тока однородны — металлический проводник. Мысленно выделим в этом проводнике бесконечно малый объем и обозначим через u среднюю (дрейфовую, упорядоченную) скорость электронов во взятом объеме. Далее пусть n обозначает концентрацию носителей тока в единице объема.

Теперь проведем бесконечно малую площадь dS перпендикулярно вектору u и построим вдоль скорости бесконечно малый цилиндр с высотой u*dt, где dt — обозначает время, за которое все носители скорости тока, содержавшиеся в рассматриваемом объеме, пройдут сквозь площадку dS.

При этом электронами сквозь площадку будет перенесен заряд, равный q = n*e*u*dS*dt, где e — заряд электрона. Таким образом, плотность электрического тока — это вектор j = n*e*u, обозначающий количество заряда, переносимого в единицу времени через единицу площади.

Один из плюсов дифференциального определения закона Ома заключается в том, что часто можно обойтись без расчета сопротивления.

Электрический заряд. Напряженность электрического поля

Напряженность поля наряду с электрическим зарядом является фундаментальным параметром в теории электричества. При этом количественное представление о них можно получить из простых опытов, доступных школьникам.

Для простоты рассуждений будем рассматривать электростатическое поле. Это электрическое поле, которое не изменяется со временем. Такое поле может быть создано неподвижными электрическими зарядами.

Также для наших целей необходим пробный заряд. В его качестве будем использовать заряженное тело — настолько малое, что оно не способно вызывать какие-либо возмущения (перераспределение зарядов) в окружающих объектах.

Рассмотрим поочередно два взятых пробных заряда, последовательно помещенных в одну точку пространства, находящуюся под воздействием электростатического поля. Получается, что заряды будут подвергаться неизменному во времени воздействию с его стороны. Пусть F 1 и F 2 — это силы, воздействующие на заряды.

В результате обобщения опытных данных было установлено, что силы F 1 и F 2 направлены либо в одну, либо в противоположные стороны, а их отношение F 1 /F 2 является независимым от точки пространства, куда были поочередно помещены пробные заряды. Следовательно, отношение F 1 /F 2 является характеристикой исключительно самих зарядов, и никак не зависит от поля.

Открытие данного факта позволило охарактеризовать электризацию тел и в дальнейшем было названо электрическим зарядом. Таким образом, по определению получается q 1 /q 2 = F 1 /F 2 , где q 1 и q 2 — величина зарядов, помещаемых в одну точку поля, а F 1 и F 2 — силы, действующие на заряды со стороны поля.

Из подобных соображений были экспериментально установлены величины зарядов различных частиц. Условно положив в соотношение один из пробных зарядов равным единице, можно вычислить величину другого заряда, измерив соотношение F 1 /F 2 .

Через известный заряд можно охарактеризовать любое электрическое поле. Таким образом, сила, действующая на единичный пробный заряд, находящийся в состоянии покоя, называется напряженностью электрического поля и обозначается E. Из определения заряда получаем, что вектор напряженности имеет следующий вид: E = F/q.

Связь векторов j и E. Другая форма закона Ома

Также отметим, что определение удельного сопротивления цилиндра можно обобщить для проводов, состоящих из одного материала. В таком случае площадь поперечного сечения из формулы удельного сопротивления будет равна сечению провода, а l — его длине.

Или электрической цепи электрическому току .

Электрическое сопротивление определяется как коэффициент пропорциональности R между напряжением U и силой постоянного тока I в законе Ома для участка цепи .

Единица сопротивления называется омом (Ом) в честь немецкого ученого Г. Ома, который ввел это понятие в физику. Один ом (1 Ом) — это сопротивление такого проводника, в котором при напряжении 1 В сила тока равна 1 А .

Удельное сопротивление.

Сопротивление однородного проводника постоянного сечения зависит от материала проводника, его длины l и поперечного сечения S и может быть определено по формуле:

где ρ — удельное сопротивление вещества, из которого изготовлен проводник.

Удельное сопротивление вещества — это физическая величина , показывающая, каким сопротивлением обладает изготовленный из этого вещества проводник единичной длины и единичной площади поперечного сечения.

Из формулы следует, что

Величина, обратная ρ , называется удельной проводимостью σ :

Так как в СИ единицей сопротивления является 1 Ом. единицей площади 1 м 2 , а единицей длины 1 м , то единицей удельного сопротивления в СИ будет 1 Ом· м 2 /м, или 1 Ом·м. Единица удельной проводимости в СИ — Ом -1 м -1 .

На практике площадь сечения тонких проводов часто выражают в квадратных миллиметрах (мм 2) . В этом случае более удобной единицей удельного сопротивления является Ом·мм 2 /м. Так как 1 мм 2 = 0,000001 м 2 , то 1 Ом·мм 2 /м = 10 -6 Ом·м. Металлы обладают очень малым удельным сопротивлением — порядка (1·10 -2) Ом·мм 2 /м, диэлектрики — в 10 15 -10 20 большим.

Зависимость сопротивлений от температуры.

С повышением температуры сопротивление металлов возрастает. Однако существуют сплавы, сопротивление которых почти не меняется при повышении температуры (например, константан, манганин и др.). Сопротивление же электролитов с повышением температуры уменьшается.

Температурным коэффициентом сопротивления проводника называется отношение величины изменения сопротивления проводника при нагревании на 1 °С к величине его сопротивления при 0 ºС:

.

Зависимость удельного сопротивления проводников от температуры выражается формулой:

.

В общем случае α зависит от температуры, но если интервал температур невелик, то температурный коэффициент можно считать постоянным. Для чистых металлов α = (1/273)К -1 . Для растворов электролитов α . Например, для 10% раствора поваренной соли α = -0,02 К -1 . Для константана (сплава меди с никелем) α = 10 -5 К -1 .

Зависимость сопротивления проводника от температуры используется в термометрах сопротивления.

При замыкании электрической цепи, на зажимах которой имеется разность потенциалов, возникает электрический ток. 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 алюминий 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 свинец.

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 металлических проводников 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)

Электрический ток (I ) — это упорядоченное движение заряженных частиц. Первая мысль, которая приходит в голову из школьного курса физики — движение электронов. Безусловно. Однако электрический заряд могут переносить не только они, а, например, еще ионы, определяющие возникновение электрического тока в жидкостях и газах.

Хочу предостеречь также от сравнения тока с протеканием воды по шлангу. (Хотя при рассмотрении Закона Кирхгофа такая аналогия будет уместна). Если каждая конкретная частица воды проделывает путь от начала до конца, то носитель электрического тока так не поступает. Если уж нужна наглядность, то я бы привел пример переполненного автобуса, когда на остановке некто, втискиваясь в заднюю дверь, становится причиной выпадения из передней менее удачливого пассажира.

Условиями возникновения и существования электрического тока являются:

  • Наличие свободных носителей заряда
  • Наличие электрического поля, создающего и поддерживающего ток.

Электрическое поле — это вид материи, существующей вокруг электрически заряженных тел и оказывающее на них силовое воздействие. Опять же, обращаясь к знакомому со школы «одноименные заряды отталкиваются, а разноименные притягиваются» можно представить электрическое поле как нечто это воздействие передающее. Это поле, равно как любое другое непосредственно ощутить нельзя, но существует его количественная характеристика — напряженность электрического поля .

Существует множество формул, описывающих взаимосвязь электрического поля с другими электрическими величинами и параметрами. Я ограничусь одной, сведенной к примитиву: E=Δφ .

  • E — напряженность электрического поля. Вообще это величина векторная, но я упростил все до скаляра.
  • Δφ=φ1-φ2 — разность потенциалов (рисунок 1).

Поскольку условием существования тока является наличие электрического поля, то его (поле) надо каким либо образом создать. Хорошо знакомые опыты электризации расчески, натирания тканью эбонитовой палочки, верчения ручки электростатической машины по вполне очевидным причинам на практике неприемлимы.

Поэтому были изобретены устройства, способные обеспечивать разность потенциалов за счет сил неэлектростатического происхождения (одно из них — хорошо всем известная батарейка), получившие название источник электродвижущей силы (ЭДС) , которая обозначается так: ε .

Физический смысл ЭДС определяется работой, которую совершают сторонние силы, перемещая единичный заряд, но для того, чтобы получить первоначальное понятие что такое электрический ток, напряжение и сопротивление нам не нужно подробное рассмотрение этих процессов в интегральной и иных не менее сложных формах.

Напряжение (U ).

Наотрез отказываюсь продолжать заморачивать Вам голову сугубо теоретическими выкладками и даю определение напряжения как разности потенциалов на участке цепи: U=Δφ=φ1-φ2 , а для замкнутой цепи будем считать напряжение равным ЭДС источника тока: U=ε .

Это не совсем корректно, но на практике вполне достаточно.

Сопротивление (R ) — название говорит само за себя — физическая величина, характеризующая противодействие проводника электрическому току. Формула, определяющая зависимость напряжения, тока и сопротивления называется закон Ома . Этот закон рассматривется на отдельной странице этого раздела. Кроме того, сопротивление зависит от ряда факторов, например, материала проводника. Данные эти справочные, приводятся в виде значения удельного сопротивления ρ , определяемого как сопротивление 1 метра проводника/сечение . Чем меньше удельное сопротивление, тем меньше потери тока в проводнике. Соответственно сопротивление проводника длиной L и площадью сечения S, будет составлять R=ρ*L/S .

Непосредственно из приведенной формулы видно, что сопротивление проводника также зависит от его длины и сечения. Температура тоже оказывает влияние на сопротивление.

Несколько слов про единицы измерения тока, напряжения, сопротивления. Основные единицы измерения этих величин следующие:

Ток — Ампер (А)
Напряжение — Вольт (В)
Сопротивление — Ом (Ом) .

Это единицы измерения интернациональной системы (СИ) не всегда удобны. На практике применяются из производные (милиампер, килоом и пр.). При расчетах следует учитывать размерность всех величин, содержащихся в формуле. Так, если Вы, в законе Ома умножите ампер на килоом, то напряжение получите совсем не вольтах.

© 2012-2019 г. Все права защищены.

Все представленные на этом сайте материалы имеют исключительно информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

Этот сайт никак не мог обойтись без статьи про сопротивление. Ну никак! Есть в электронике самое фундаментальное понятие, которое является к тому же физическим свойством. Ты наверно уже знаком с вот этими друзьями:

Сопротивление — это свойство материала мешать потоку электронов. Материал как бы сопротивляется, препятствует этому потоку, как паруса фрегата сильному ветру!

В мире практически всё имеет свойство сопротивляться: воздух сопротивляется потоку электронов, вода тоже сопротивляется потоку электронов, но они всё равно проскальзывают. Медные провода тоже сопротивляются потоку электронов, но лениво. Так что они очень хорошо пропускают такой поток.

Не имеют сопротивления только сверхпроводники, но это уже другая история, так как раз у них нет сопротивления, то сегодня они нам не интересны.

Кстати, поток электронов — это и есть электрический ток. Формальное определение более педантичное, так что ищи его сам в такой же сухой книге.

И да, электроны между собой взаимодействуют. Сила такого взаимодействия измеряется в Вольтах и называется напряжением. Скажешь, что странно звучит? Да ничего странного. Электроны напрягаются и двигают другие электроны с усилием. Несколько по-деревенски, зато понятен основной принцип.

Осталось упомянуть про мощность. Мощность — это когда ток, напряжение и сопротивление собираются за одним столом и начинают работать. Тогда и появляется мощность — энергия, которую теряют электроны, проходя через сопротивление. Кстати:

I = U/R P = U * I

Есть у тебя, к примеру, лампочка на 60Вт с проводом. Втыкаешь её в розетку на 220В. Что дальше? Лампочка оказывает потоку электронов с потенциалом в 220В некоторое сопротивление. Если сопротивление слишком мало — бум, сгорела. Если слишком большое — нить накала будет светиться очень слабо, если вообще будет. А вот если оно будет «в самый раз», тогда лампочка скушает 60Вт и превратит эту энергию в свет и тепло.

Тепло при этом побочный эффект и называется «потерей» энергии, так как вместо того, что бы светить ярче лампочка тратит энергию на нагрев. Пользуйтесь энергосберегающими лампами! Кстати, провод тоже обладает сопротивлением и если поток электронов будет слишком большим, то он также нагреется до заметной температуры. Тут можно предложить почитать заметку про то, зачем спользуются высоковольтные линии

Уверен, теперь ты понимаешь о сопротивлении больше. При этом мы не свалились в детали подобные удельному сопротивлению материала и формулы типа

где ρ — удельное сопротивление вещества проводника, Ом·м, l — длина проводника, м, а S — площадь сечения, м².

Немного анимашек для полноты картины

И наглядно о том, как поток электронов меняется от в зависимости от температуры проводника и его толщины

Разница между проводимостью и проводимостью | Сравните разницу между похожими терминами — Наука

Разница между проводимостью и проводимостью — Наука

Электропроводность против проводимости

Электропроводность и проводимость — два ценных свойства в физике. В этой статье мы собираемся обсудить только электрическую проводимость и электрическую проводимость, которые являются двумя важными понятиями в электротехнике и электронной технике. В этой статье рассматриваются определения, сходства и, наконец, разница между электропроводностью и электропроводностью.

Проводимость

Чтобы понять проводимость, нужно сначала понять сопротивление объекта. Сопротивление — фундаментальное свойство в области электричества и электроники. Сопротивление в качественном определении говорит нам, насколько трудно протекать электрическому току. В количественном отношении сопротивление между двумя точками может быть определено как разность напряжений, необходимая для протекания единичного тока через определенные две точки. Сопротивление объекта определяется как отношение напряжения на объекте к току, протекающему через него. Сопротивление в проводнике зависит от количества свободных электронов в среде. Сопротивление полупроводника в основном зависит от количества используемых легирующих атомов (концентрации примеси). Сопротивление, которое система показывает переменному току, отличается от сопротивления постоянному току. Поэтому был введен термин импеданс, чтобы значительно упростить расчет сопротивления переменному току. Закон Ома — самый важный закон, когда обсуждается тема сопротивления. В нем говорится, что для данной температуры отношение напряжения в двух точках к току, проходящему через эти точки, является постоянным. Эта константа известна как сопротивление между этими двумя точками. Сопротивление измеряется в Ом. Проводимость компонента — это измерение того, насколько легко ток может протекать через компонент. Проводимость определяется как величина, обратная сопротивлению. Проводимость измеряется в Сименсах (S). Следует отметить, что электрическая проводимость — это свойство самого компонента.

Проводимость

Сопротивление компонента зависит от разных факторов. Длина проводника, площадь проводника и материал проводника — вот некоторые из них. Электропроводность материала можно определить как проводимость блока, имеющего единичные размеры, сделанного из материала. Электропроводность материала обратно пропорциональна удельному сопротивлению. Электропроводность обычно обозначают греческой буквой σ. Единица проводимости в системе СИ — Сименс на метр. Следует отметить, что проводимость — это особенное свойство материала при данной температуре. Электропроводность также известна как удельная проводимость. Проводимость компонента равна проводимости материала, умноженной на площадь материала, деленную на длину материала.

В чем разница между проводимостью и проводимостью?

• Электропроводность — это свойство компонента, а проводимость — это свойство материала.

• Электропроводность зависит от размеров проводника, но проводимость не зависит от размеров.

• Электропроводность измеряется в Сименсах, а электропроводность — в Сименсах на метр.

Электропроводность — Энциклопедия Нового Света

Электропроводность или удельная электропроводность — это мера способности материала проводить электрический ток. Когда к проводнику прикладывается разность электрических потенциалов, его подвижные заряды текут, вызывая электрический ток. Проводимость σ определяется как отношение плотности тока J {\ displaystyle \ mathbf {J}} к напряженности электрического поля E {\ displaystyle \ mathbf {E}}:

J = σE {\ displaystyle \ mathbf {J} = \ sigma \ mathbf {E}}

Также возможны материалы с анизотропной проводимостью, и в этом случае σ представляет собой матрицу 3 × 3 ( или, более технически, тензор ранга 2), который обычно симметричен.

Электропроводность обратно пропорциональна (обратна) удельному электрическому сопротивлению и выражается в единицах СИ сименс на метр (См·м -1 ), т. е. если электрическая проводимость между противоположными сторонами куба материала в один метр равна одному сименсу, то электропроводность материала составляет один сименс на метр. Электропроводность обычно обозначается греческой буквой σ, но иногда также используются κ или γ.

Измеритель электропроводности обычно используется для измерения электропроводности в растворе.

Классификация материалов по проводимости

  • Проводник, такой как металл, имеет высокую проводимость.
  • Изолятор, такой как стекло или вакуум, имеет низкую проводимость.
  • Проводимость полупроводника, как правило, является промежуточной, но широко варьируется в различных условиях, таких как воздействие на материал электрических полей или определенных частот света, и, что наиболее важно, в зависимости от температуры и состава полупроводникового материала.

Степень легирования твердотельных полупроводников сильно влияет на проводимость.Чем больше легирования, тем выше проводимость. Электропроводность раствора воды сильно зависит от концентрации в нем растворенных солей, а иногда и других химических веществ, которые склонны к ионизации в растворе. Электропроводность проб воды используется как показатель того, насколько проба свободна от солей или примесей; чем чище вода, тем ниже проводимость.

Понимание проводников и изоляторов

Все проводники содержат электрические заряды, которые будут перемещаться, когда разность электрических потенциалов (измеряемая в вольтах) прикладывается к отдельным точкам материала. Этот поток заряда (измеряемый в амперах) и имеется в виду под электрическим током . В большинстве материалов скорость тока пропорциональна напряжению (закон Ома) при условии, что температура остается постоянной, а материал остается в той же форме и состоянии. Соотношение между напряжением и током называется сопротивлением (измеряется в омах) объекта между точками, где было приложено напряжение. Сопротивление стандартной массы (и формы) материала при данной температуре называется удельным сопротивлением материала.Обратной величиной сопротивления и удельного сопротивления является проводимость и проводимость. Некоторыми хорошими примерами проводников являются металлы.

Наиболее известные проводники металлические. Медь — наиболее распространенный материал для электропроводки (серебро — лучший, но дорогой), а золото — для высококачественных контактов «поверхность-поверхность». Однако есть также много неметаллических проводников, включая графит, растворы солей и всякую плазму.

Непроводящие материалы не имеют подвижных зарядов и поэтому сопротивляются потоку электрического тока, выделяя тепло.На самом деле все материалы обладают некоторым сопротивлением и нагреваются при протекании тока. Таким образом, правильная конструкция электрического проводника учитывает температуру, которую проводник должен выдерживать без повреждений, а также величину электрического тока. Движение зарядов также создает электромагнитное поле вокруг проводника, которое оказывает механическое радиальное сжимающее усилие на проводник. Проводник из данного материала и объема (длина x площадь поперечного сечения) не имеет реального предела тока, который он может пропускать без разрушения, пока тепло, выделяемое резистивными потерями, удаляется, и проводник может выдерживать радиальные силы.Этот эффект особенно важен в печатных схемах, где проводники относительно малы и расположены близко друг к другу, а также внутри корпуса: выделяемое тепло, если его не отводить должным образом, может вызвать плавление (плавление) дорожек.

Поскольку все проводники имеют некоторое сопротивление, а все изоляторы будут проводить некоторый ток, теоретической границы между проводниками и изоляторами не существует. Однако существует большой разрыв между проводимостью материалов, которые будут нести полезный ток при рабочих напряжениях, и материалов, которые будут нести незначительный ток для конкретных целей, поэтому категории изолятора и проводника действительно имеют практическая полезность.

Некоторые электропроводности

Золото
Электропроводность

(S•м -1 )

Температура (°С) Примечания
Серебро 63,01 × 10 6 20 Самая высокая электропроводность среди всех металлов
Медь 59,6 × 10 6 20
Отожженная медь 58.0 × 10 6 20 Относится к 100-процентному стандарту IACS или Международному стандарту отожженной меди. Единица для выражения проводимости немагнитных материалов при испытании вихретоковым методом. Обычно используется для проверки состояния и сплава алюминия.
Золото 45,2 × 10 6 20 обычно используется в электрических контактах.
Алюминий 37.8 × 10 6 20
Морская вода 5 23 Обратитесь к Kaye and Laby за более подробной информацией, так как для морской воды существует множество вариаций и важных переменных.

5(S•m -1 ) будет для средней солености 35 г/кг при температуре около 23(°C). Авторские права на связанный материал можно найти здесь.

Возможно, кто-то мог бы связаться с NPL и спросить, можно ли воспроизвести их информацию на отдельной странице здесь.

Питьевая вода от 0,0005 до 0,05 Этот диапазон значений характерен для питьевой воды высокого качества и не является показателем качества воды.
вода деионизированная 5,5 × 10 -6 [1] меняется на 1,2 × 10 -4 в воде без газа [1]

Комплексная проводимость

Для анализа проводимости материалов, подвергающихся воздействию переменных электрических полей, необходимо рассматривать проводимость как комплексное число (или как матрицу комплексных чисел, в случае упомянутых выше анизотропных материалов), называемую проводимостью .Этот метод используется в таких приложениях, как электроимпедансная томография, разновидность промышленной и медицинской визуализации. Адмиттивность представляет собой сумму действительной составляющей, называемой проводимостью, и мнимой составляющей, называемой восприимчивостью. [2]

Альтернативное описание реакции на переменный ток использует реальную (но зависящую от частоты) проводимость вместе с реальной диэлектрической проницаемостью. Чем больше проводимость, тем быстрее сигнал переменного тока поглощается материалом (т.д., тем непрозрачнее материал). Подробнее см. в разделе Математические описания непрозрачности.

Температурная зависимость

Электропроводность сильно зависит от температуры. У металлов электропроводность уменьшается с повышением температуры, тогда как у полупроводников электропроводность увеличивается с повышением температуры. В ограниченном диапазоне температур электрическая проводимость может быть аппроксимирована как прямо пропорциональная температуре. Чтобы сравнить измерения электропроводности при разных температурах, их необходимо привести к общей температуре.Эта зависимость часто выражается в виде наклона графика зависимости проводимости от температуры и может использоваться:

где

σ T′ – электропроводность при обычной температуре, T′
σ Тл – электропроводность при измеренной температуре, Тл
α — наклон температурной компенсации материала,
T измеренная абсолютная температура,
T′ – обычная температура.

Наклон температурной компенсации для большинства естественных вод составляет около двух %/°C, однако он может колебаться между (от одного до трех) %/°C. На этот наклон влияет геохимия, и его можно легко определить в лаборатории.

Было обнаружено, что при чрезвычайно низких температурах (недалеко от абсолютного нуля К) несколько материалов демонстрируют очень высокую электропроводность в явлении, называемом сверхпроводимостью.

См. также

Примечания

Ссылки

Ссылки ISBN поддерживают NWE за счет реферальных сборов

  • Джанколи, Дуглас. Физика для ученых и инженеров, с современной физикой (главы 1–37), 4-е изд. Серия «Овладение физикой». Река Аппер-Сэдл, Нью-Джерси: Prentice Hall, 2007. ISBN 978-0136139263
  • Майни, А.К. Упрощенная электроника и связь , 9-е изд. Нью-Дели: издательство Khanna Publishers, 1997.
  • .
  • Плонус, Мартин. Электроника и связь для ученых и инженеров. Сан-Диего: Harcourt/Academic Press, 2001. ISBN 0125330847
  • Типлер, Пол Аллен и Джин Моска. Физика для ученых и инженеров, Том 2: Электричество и магнетизм, Свет, Современная физика , 5-е изд. Нью-Йорк: WH Freeman, 2004. ISBN 0716708108

Внешние ссылки

Все ссылки получены 18 сентября 2017 г.

Кредиты

Энциклопедия Нового Света авторов и редакторов переписали и дополнили статью Википедии в соответствии со стандартами New World Encyclopedia . Эта статья соответствует условиям Creative Commons CC-by-sa 3.0 Лицензия (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с надлежащим указанием авторства. Упоминание должно осуществляться в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на авторов New World Encyclopedia , так и на самоотверженных добровольных участников Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних вкладов википедистов доступна исследователям здесь:

История этой статьи с момента ее импорта в New World Encyclopedia :

Примечание. На использование отдельных изображений, лицензированных отдельно, могут распространяться некоторые ограничения.

Электропроводность материалов | Nuclear-power.com

Электрическая проводимость  и ее обратное значение, удельное электрическое сопротивление , является фундаментальным свойством материала, которое количественно определяет, как он проводит поток электрического тока. Электропроводность или удельная проводимость обратны удельному электрическому сопротивлению. Символом электропроводности является κ (каппа), а также σ (сигма) или γ (гамма). Единицей электропроводности в системе СИ является сименс на метр (См/м).Высокая проводимость указывает на материал, который легко пропускает электрический ток. Обратите внимание, что удельное электрическое сопротивление — это не то же самое, что электрическое сопротивление. Электрическое сопротивление выражается в Омах. В то время как удельное сопротивление является свойством материала, сопротивление является свойством объекта.

Проводники – полупроводники – резисторы

Вещества, в которых может течь электричество, называются проводниками . Проводники изготавливаются из материалов с высокой проводимостью, таких как металлы, в частности медь и алюминий.

Изоляторы , с другой стороны, изготавливаются из самых разных материалов в зависимости от таких факторов, как желаемое сопротивление.

Полупроводники  являются материалами, неорганическими или органическими, которые обладают способностью контролировать свою проводимость в зависимости от химической структуры, температуры, освещения и присутствия примесей. Название полупроводник происходит от того факта, что эти материалы имеют электрическую проводимость между металлами, такими как медь, золото и т. д.и изолятор, такой как стекло. У них энергетическая щель меньше 4 эВ (около 1 эВ). В физике твердого тела эта энергетическая щель или запрещенная зона представляет собой диапазон энергий между валентной зоной и зоной проводимости, где электронные состояния запрещены. В отличие от проводников электроны в полупроводниках должны получать энергию (например, от ионизирующего излучения), чтобы пересечь запрещенную зону и достичь зоны проводимости.

Чтобы понять разницу между металлами , полупроводниками и электрическими изоляторами , мы должны определить следующие термины из физики твердого тела:

  • Валентная зона .В физике твердого тела валентная зона и зона проводимости являются зонами, ближайшими к уровню Ферми и, таким образом, определяют электропроводность твердого тела. В электрических изоляторах и полупроводниках валентная зона представляет собой самый высокий диапазон энергий электронов, в котором электроны обычно присутствуют при температуре абсолютного нуля. Например, атом кремния имеет четырнадцать электронов. В основном состоянии они располагаются в электронной конфигурации [Ne]3s 2 3p 2 . Из них четыре являются валентными электронами , занимающими 3s-орбиталь и две из 3p-орбиталей. Различие между валентной зоной и зоной проводимости в металлах не имеет смысла, потому что проводимость происходит в одной или нескольких частично заполненных зонах, которые приобретают свойства как валентной зоны, так и зоны проводимости.
  • Проводящая лента . В физике твердого тела валентная зона и зона проводимости являются зонами, ближайшими к уровню Ферми, и, таким образом, определяют электропроводность твердого тела.В электрических изоляторах и полупроводниках зона проводимости представляет собой нижний диапазон вакантных электронных состояний . На графике электронной зонной структуры материала валентная зона расположена ниже уровня Ферми, а зона проводимости — выше него. В полупроводниках электроны могут достигать зоны проводимости, когда они возбуждаются , например, ионизирующим излучением (т. Например, алмаз представляет собой полупроводник с широкой запрещенной зоной (E ширина запрещенной зоны = 5,47 эВ) с высоким потенциалом использования в качестве материала электронных устройств во многих устройствах. С другой стороны, германий имеет малую ширину запрещенной зоны (E ширина запрещенной зоны = 0,67 эВ), что требует работы детектора при криогенных температурах. Различие между валентной зоной и зоной проводимости в металлах не имеет смысла, потому что проводимость происходит в одной или нескольких частично заполненных зонах, которые приобретают свойства как валентной зоны, так и зоны проводимости.
  • Ширина запрещенной зоны . В физике твердого тела энергетическая щель или запрещенная зона  – это диапазон энергий между валентной зоной и зоной проводимости, в котором электронные состояния запрещены. В отличие от проводников электроны в полупроводниках должны получать энергию (например, от ионизирующего излучения), чтобы пересечь запрещенную зону и достичь зоны проводимости. Ширина запрещенной зоны  естественно различается для разных материалов. Например, алмаз является полупроводником с широкой запрещенной зоной (Е щель = 5.47 эВ) с высоким потенциалом в качестве материала электронных устройств во многих устройствах. С другой стороны, германий имеет малую ширину запрещенной зоны (E ширина запрещенной зоны = 0,67 эВ), что требует работы детектора при криогенных температурах.
  • Уровень Ферми . Термин «уровень Ферми» происходит из статистики Ферми-Дирака , которая описывает распределение частиц по энергетическим состояниям в системах, состоящих из фермионов (электронов), которые подчиняются принципу запрета Паули. Поскольку они не могут существовать в одинаковых энергетических состояниях, уровень Ферми — это термин, используемый для описания вершины набора электронных энергетических уровней при абсолютной нулевой температуре.Уровень Ферми — это поверхность моря Ферми при абсолютном нуле, где ни у одного электрона не будет достаточно энергии, чтобы подняться над поверхностью. В металлах уровень Ферми лежит в гипотетической зоне проводимости, дающей свободные электроны проводимости. В полупроводниках положение уровня Ферми находится внутри запрещенной зоны, примерно в середине запрещенной зоны.
  • Пара электрон-дырка . В полупроводнике 90 281 свободных носителей заряда 90 282 представляют собой 90 281 электрон 90 282 и 90 281 электрон дырки 90 282 (пары электрон-дырка).Электроны и дырки создаются возбуждением электрона из валентной зоны в зону проводимости. Электронная дыра (часто называемая просто дыркой) — это отсутствие электрона в положении, в котором он мог бы существовать в атоме или атомной решетке. Это один из двух типов носителей заряда, ответственных за создание электрического тока в полупроводниковых материалах. Поскольку в нормальном атоме или кристаллической решетке отрицательный заряд электронов уравновешивается положительным зарядом атомных ядер, отсутствие электрона оставляет чистый положительный заряд в месте расположения дырки. Положительно заряженные дырки могут перемещаться от атома к атому в полупроводниковых материалах по мере того, как электроны покидают свои позиции. Когда электрон встречается с дыркой, они рекомбинируют, и эти свободные носители эффективно исчезают. Рекомбинация означает, что электрон, который был возбужден из валентной зоны в зону проводимости, возвращается в пустое состояние в валентной зоне, известное как дырки.

Повышенная электропроводность антикоррозионных покрытий за счет функционализированных углеродных нанотрубок: эффект водородных связей

дои: 10.1088/1361-6528/ac4661.

Принадлежности Расширять

Принадлежности

  • 1 Факультет электротехники, Школа горного дела и технологий Южной Дакоты, Рапид-Сити, SD 57701, Соединенные Штаты Америки.
  • 2 Факультет материалов и металлургии, Школа горного дела и технологий Южной Дакоты, Рапид-Сити, Южная Дакота, 57701, Соединенные Штаты Америки.
  • 3 Novum Nano, Рапид-Сити, SD 57701, Соединенные Штаты Америки.
  • 4 VRC Metal Systems, Box Elder, SD 57719, Соединенные Штаты Америки.

Элемент в буфере обмена

Дин Лу и соавт.Нанотехнологии. .

Показать детали Показать варианты

Показать варианты

Формат АннотацияPubMedPMID

дои: 10. 1088/1361-6528/ac4661.

Принадлежности

  • 1 Факультет электротехники, Школа горного дела и технологий Южной Дакоты, Рапид-Сити, SD 57701, Соединенные Штаты Америки.
  • 2 Факультет материалов и металлургии, Школа горного дела и технологий Южной Дакоты, Рапид-Сити, Южная Дакота, 57701, Соединенные Штаты Америки.
  • 3 Novum Nano, Рапид-Сити, SD 57701, Соединенные Штаты Америки.
  • 4 VRC Metal Systems, Box Elder, SD 57719, Соединенные Штаты Америки.

Элемент в буфере обмена

Полнотекстовые ссылки Параметры отображения цитирования

Показать варианты

Формат АннотацияPubMedPMID

Абстрактный

Углеродные нанотрубки и нановолокна (УНВ) являются хорошо известными нанодобавками для получения материалов покрытий с высокой электро- и теплопроводностью и коррозионной стойкостью. В этой статье материалы покрытия, включающие водородные связи, обладают значительно более низким электрическим сопротивлением. Водородная связь, образованная между функционализированными углеродными нанотрубками и этанолом, помогла создать хорошо диспергированную сеть углеродных нанотрубок в качестве электронных путей. Удельное электрическое сопротивление всего 6,8 Ом см было достигнуто за счет добавления 4,5% масс. функционализированных многостенных углеродных нанотрубок (MWNT-OH) к смеси 75% полиуретана/25% этанола. Кроме того, теплопроводность полиуретана была улучшена на 332 % при добавлении 10 мас. % УНВ.Электрохимическими методами оценивали антикоррозионные свойства изготовленных материалов покрытий. 75% полиуретан/25% этанол с добавлением 3,0 мас.% MWNT-OH показали превосходную скорость коррозии 5,105 × 10 -3 мм год -1 с эффективностью защиты 99,5% от агрессивных сред. Адгезионные свойства материалов покрытия измеряли в соответствии со стандартными методами испытаний ASTM. 75% полиуретан/25% этанол с 3,0 мас.% MWNT-OH относился к классу 5 (ASTM D3359), что указывает на выдающуюся адгезию покрытия к подложке.Эти нанопокрытия с улучшенными электрическими, тепловыми и антикоррозионными свойствами состоят из выбора традиционных материалов покрытия, таких как полиуретан, обеспечивающих долговечность покрытия с возможностью адаптации электрических и термических свойств в соответствии с желаемым применением.

Ключевые слова: антикоррозийный; углеродные нанотрубки; электрическое сопротивление; водородная связь; нано покрытие; теплопроводность.

© 2022 ООО «ИОП Паблишинг».

Похожие статьи

  • Свойства водоразбавляемого полиуретанового токопроводящего покрытия с низким содержанием МУНТ методом электростатического напыления.

    Ван Ф, Фэн Л, Ли Г. Ван Ф и др. Полимеры (Базель). 2018 19 декабря; 10 (12): 1406. doi: 10.3390/polym10121406. Полимеры (Базель).2018. PMID: 30961331 Бесплатная статья ЧВК.

  • Легкое производство экологически чистых многостенных углеродных нанотрубок с гидроксильным функционалом / полиуретановых нанокомпозитных биопластиков на основе соевого масла с улучшенными механическими, термическими и электропроводными свойствами.

    Луо С, Ю Зи, Цай И, Ву Цюй, Цзэн Дж. Луо X и др. Полимеры (Базель). 2019 1 мая; 11 (5): 763.doi: 10.3390/polym11050763. Полимеры (Базель). 2019. PMID: 31052390 Бесплатная статья ЧВК.

  • Получение и коррозионная стойкость композиционных покрытий фитиновой кислоты магния/гидроксиапатита на биоразлагаемом магниевом сплаве AZ31.

    Чжан М., Цай С., Чжан Ф., Сюй Г., Ван Ф., Ю Н., Ву С. Чжан М. и др. J Mater Sci Mater Med. 2017 июнь;28(6):82. doi: 10.1007/s10856-017-5876-9.Epub 2017 19 апр. J Mater Sci Mater Med. 2017. PMID: 28424946

  • Сравнительное исследование армирования оксидом графена и углеродными нанотрубками антикоррозионных покрытий ПММА-силоксан-кремнезем.

    Харб С.В., Пульчинелли С.Х., Сантилли К.В., Ноулз К.М., Хаммер П. Харб С.В. и др. Интерфейсы приложений ACS. 29 июня 2016 г.; 8(25):16339-50. doi: 10.1021/acsami.6b04780.Epub 2016 17 июня. Интерфейсы приложений ACS. 2016. PMID: 27266403

  • Полидифениламин/полиуретановый нанокомпозит, покрытый пятиокисью ванадия: высокоэффективное антикоррозионное покрытие.

    Хатун Х, Ахмад С. Хатун Х. и др. Интерфейсы приложений ACS. 2019 16 января; 11 (2): 2374-2385. дои: 10.1021/acsami.8b17861. Epub 2018 31 декабря. Интерфейсы приложений ACS.2019. PMID: 30561187

[Икс]

Укажите

Копировать

Формат: ААД АПА МДА НЛМ

Удельное электрическое сопротивление и проводимость — Infinity Learn

Введение:

Удельное электрическое сопротивление и проводимость материалов являются важными свойствами.Электропроводность и удельное сопротивление различных материалов различаются. Электропроводность материала определяется его электротранспортными свойствами. Их можно измерить разными способами с помощью ряда устройств. Когда электричество свободно течет через материал, говорят, что он обладает высокой проводимостью. Медь и алюминий — два материала с отличной проводимостью. Электропроводность материала — это показатель того, насколько легко электричество проходит через него.

Расскажите нам о них подробнее!

Способность материала пропускать ток или количество электрического тока, которое он может пропускать, измеряется его электропроводностью.Электропроводность также известна как удельная проводимость. Электропроводность – это внутреннее свойство материала.

  • Единицы измерения электропроводности

Электропроводность измеряется в сименсах на метр (См/м) и обозначается символом 𝞼. Удельная проводимость – это мера проводимости воды, которую сравнивают с проводимостью чистой воды при 25°C.

Удельное электрическое сопротивление — это характеристика, которая уникальна для каждого материала и должна быть изучена до создания и проектирования электрических и электронных систем.Понимание того, как материалы различаются по удельному сопротивлению, может помочь вам выбрать правильные материалы для ваших двигателей, электрических цепей, диэлектриков, резистивного нагрева и сверхпроводящих проектов.

Блок удельного сопротивления

Удельное электрическое сопротивление — это мера сопротивления определенного материала определенного размера электрическому току, проходящему через него, и обозначается греческой буквой ⍴(ро).

Связь между удельным электрическим сопротивлением и электропроводностью

Свойства проводимости и удельного сопротивления обратно пропорциональны.Удельное сопротивление высокое, когда проводимость низкая. Проводимость высокая, когда сопротивление низкое. Следующее уравнение:

ρ=1/σ

Цветовая маркировка резистора

Резисторы

бывают разных форм и размеров, и их можно использовать как в электрических, так и в электронных схемах для управления протеканием тока или индуцирования падения напряжения различными способами. Тем не менее, фактический резистор должен иметь какое-то значение «резистивного» или «сопротивления», чтобы выполнить это.Резисторы бывают с различными значениями сопротивления в диапазоне от долей Ом до миллионов Ом.

По-видимому, иметь резисторы всех возможных номиналов, таких как 1 Ом, 2 Ом, 3 Ом, 4 Ом, 5 Ом, 6 Ом и т. д., было бы невозможно, потому что потребуются буквально десятки тысяч, если не десятки миллионов, различных резисторов для покрытия все возможные значения. Вместо этого резисторы изготавливаются с «предпочтительными значениями», при этом значение сопротивления написано цветными чернилами на корпусе резистора.

Если корпус резистора достаточно велик, чтобы можно было увидеть печать, например, резисторы большой мощности, значение сопротивления, допуск и номинальная мощность обычно отображаются в виде цифр или букв на корпусе резистора.Однако, когда резистор небольшой, например, угольный или пленочный, мощностью 1/4 Вт, эти характеристики должны отображаться по-другому, поскольку отпечаток будет трудно увидеть.

Чтобы решить эту проблему, в небольших резисторах используются окрашенные цветные полосы, обозначающие как значение сопротивления, так и допуск, при этом физический размер резистора указывает его номинальную мощность. Цветовой код резисторов — это система идентификации, созданная этими окрашенными полосами.

Много лет назад международно-признанная схема цветового кодирования резисторов была разработана как быстрый и простой способ определения омического сопротивления резистора, независимо от его размера или состояния.Каждая цифра номинала резистора представлена ​​группой цветных колец или полос в спектральном порядке.

Маркировка цветового кода резистора всегда считывается по одной полосе слева направо, при этом полоса допуска большей ширины с правой стороны показывает допуск. Первая цифра распознается путем сопоставления цвета первой полосы с соответствующим номером в столбце цифр на цветовой диаграмме ниже, и это отражает первую цифру значения сопротивления.

Мы получаем вторую цифру значения сопротивления, сопоставляя цвет второй полосы с соответствующим номером в столбце цифр таблицы цветов и так далее.Затем цветовая маркировка резистора читается слева направо.

Расчет сопротивления резисторов

«Левая» или наиболее значимая цветная полоса — это полоса, расположенная ближе всего к соединительному отведению, при этом полосы с цветовой кодировкой читаются слева направо следующим образом:

Цифра, Цифра, Множитель = Цвет, Цвет× 10 Цвет Ом

Например, резистор имеет следующую маркировку

Красный Фиолетовый Красный

272=27×10²=2700 Ом

Факторы, определяющие удельное сопротивление материалов:

Температура влияет на удельное сопротивление материалов. Сопротивление большинства металлов увеличивается с повышением температуры. Следующая формула вычисляет изменение удельного сопротивления материала в зависимости от температуры:

ρ t2 t1 [1+α 1 (t2-t1)]

Сопротивление металлов увеличивается с повышением температуры. Металлы имеют положительный температурный коэффициент сопротивления, что означает, что они устойчивы к нагреву. При температурах, близких к абсолютному нулю, некоторые металлы имеют нулевое удельное сопротивление.«Сверхпроводимость» — это название, данное этому явлению. С повышением температуры удельное сопротивление полупроводников и диэлектриков уменьшается. Термин «отрицательный температурный коэффициент сопротивления» относится к полупроводникам и изоляторам, имеющим отрицательный температурный коэффициент сопротивления.

Механическое воздействие на кристаллическую структуру материала вызывает локальные деформации в кристаллической структуре. Эти локальные пятна препятствуют прохождению свободных электронов через материал.В результате повышается удельное сопротивление материала. В результате отжиг металла снижает сопротивление металла. Отжиг металла снимает механическое напряжение с материала, позволяя удалить локальные пятна из кристаллической структуры металла. В результате удельное сопротивление металла уменьшается.

Старение — это метод термической обработки, который повышает предел текучести сплавов и улучшает их способность противостоять остаточной деформации под действием внешних сил. Дисперсионное закаливание — другое название возрастного закаливания.Путем введения твердых примесей, называемых осадками, этот метод повышает прочность сплавов. Эти твердые примеси или осадки нарушают кристаллическую структуру металла, прерывая поток свободных электронов через него и увеличивая удельное сопротивление металла.

Производственный метод холодной обработки применяется для упрочнения металлов. «Деформационное упрочнение» или «деформационное упрочнение» — другие термины для обозначения холодной обработки. Холодная обработка – это метод повышения механической прочности металла.Кристаллическая структура металлов нарушается при холодной обработке, что препятствует миграции электронов в металле, увеличивая его удельное сопротивление.

Легирование – это термин, обозначающий твердую смесь двух или более металлов. Металлы сплавляют для достижения определенных механических и электрических свойств. По сравнению с чистыми металлами атомная структура твердого раствора неоднородна. В результате удельное электрическое сопротивление твердого раствора растет тем быстрее, чем больше содержание сплава.Небольшое количество примеси может значительно увеличить удельное сопротивление металла. Даже низкоомная примесь значительно повышает удельное сопротивление основного металла.

Читайте также: Важная тема физики: Удельная теплоемкость

Часто задаваемые вопросы

Вопрос 1. Сопротивление провода такое же, как при изменении температуры?

Ответ: Удельное сопротивление металлов изменяется в зависимости от температуры. Хотя сопротивление практически всех сплавов увеличивается с повышением температуры, скорость изменения меньше, чем у металлов.

Вопрос 2: Как запомнить цвет код сопротивления?

Ответ: Для вызова цветовых кодов резисторов можно использовать мнемонический метод. Заглавные буквы представляют собой первые буквы цветов, а их позиции отражают значения цифр. «У BB ROY из Великобритании была очень хорошая жена», заглавные буквы представляют собой первые буквы цветов, а их позиции представляют собой числовые значения.

Вопрос 3: Какова цель цветной маркировки резисторов?

Ответ: Цвета используются для обозначения значения и функции компонентов и проводов. Цветовая маркировка резистора использует цветные полосы для быстрого определения значения сопротивления резистора и процента допуска, при этом физический размер резистора показывает его номинальную мощность.

 

Почтовая навигация

.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.