Электропроводность материалов — Студопедия

Поделись  

1. Определите понятие «электропроводность» и назовите величины, определяющие её численно.

Электропроводность – это способность вещества проводить электрический ток, обусловленная наличием свободных зарядов в веществе. Для численного определения этой способности вводятся величины «удельное электрическое сопротивление»,ρ и «удельная электрическая проводимость»,γ.

.

1. Назовите два основных параметра, определяющих электропроводность вещества.

Значение удельной электрической проводимости вещества – γ [См/м]определяется как произведение суммарного заряда свободных носителей в единице объема nq [Кл/м³] и подвижности этих зарядов –u [м²/с×В]:

;

n – концентрация свободных зарядов, [1/м³], q – заряд носителя, [Кл].

1. Что такое «подвижность носителей заряда»?

Подвижностью носителей заряда, uназывается величина, численно равная средней скорости движения зарядов в веществе v, [м/с], при напряженности поля E= 1 В/м.

, [м²/Вс].

1. Какие Вам известны типы электропроводности?

Названия типов электропроводности определяются названиями свободных носителей зарядов:

— электронная(дырочная),

— ионная,

— молионная.

Молионная электропроводность иногда называется катафоретической или электроосмотической – по названию явлений (электрофорез, электроосмос), связанных с движением молионов в электрическом поле.

1. Что такое «молион»?

Молион – это заряженная микроскопическая частица твердого вещества в жидкой среде. Заряд молиона обусловлен избирательной адсорбцией поверхностью частицы из раствора ионов одного знака. В водной среде частицы обычно заряжаются отрицательно.

1. Сравните размеры носителей заряда при разных типах электропроводности.

По мере возрастания размера, заряженные частицы располагаются следующим образом:

Электрон <ион<молион.

Соответственно снижается их подвижность.

1. Что такое «удельное электрическое сопротивление»?

Удельное электрическое сопротивление,ρ – это параметр вещества, численно равный измеренному в плоско-параллельном поле сопротивлению образца длиной 1 м с площадью поперечного сечения 1 м².

1. В каких единицах измеряются удельное электрическое сопротивление и удельная электрическая проводимость?

Удельное электрическое сопротивление измеряется в [ ] или в [Ом×м].

Удельная электрическая проводимость измеряется в [См/м].

1. На какие классы подразделяются материалы по значению удельного электрического сопротивления?

Проводники…………………………………………..ρ = 10

-8…10^-6Ом×м;

Слабопроводящие материалы (полупроводники)…ρ = 10^-6…10⁺⁷Ом×м;

Диэлектрики (изоляционные материалы)………….ρ = 10⁺⁶…10²⁰Ом×м.



38. В каких единицах в системе си измеряется электрическая npоводимость?

Ответ:

Дано:

Найти:

Решение:

Ответ:

Выберите правильный ответ:

40.

Какой из проводов одинакового диаметра и длины силь­нее нагревается — медный или стальной — при одной и той же силе тока?

а) медный;

б) стальной;

в) оба провода нагреваются одинаково.

Ответьте па вопросы:

41. Зависит ли сопротивление катушки, изготовленной из мед­ного провода, от величины приложенного к ней напряжения?

Ответ:

42. Во сколько раз увеличится сопротивление линии, если мед­ный провод заменить железным такой же длины и такого же поперечного сечения?

Ответ:

43. Длину и диаметр проводника увеличили в два раза. Как изменится его проводимость ?

Ответ:

44. Как определить длину мотка медной проволоки, не разматывая его?

Ответ:

45. При температуре О·С сопротивление медного провода 1,2 Ом. Определите сопротивление этого провода при 100·С.

Дано:

Найти:

Решение:

Ответ:

46. Обмотка трансформатора, изготовленная из медного про­вода, в нерабочем состоянии при 15·С имела сопротивление R1

= 2 Ом. В ходе работы сопротивление ее стало равным R2 = 2,48 Ом. Определите температуру обмотки в рабочем состо­янии, зная, что температурный коэффициент меди 0,004.

Дано:

Найти:

Решение:

Ответ:

2. 2. ЗАКОН ОМА

Запишите формулу закона Ома для участка цепи:

Проводимость в воде, измерение солености и удельной проводимости

Электропроводность является индикатором качества воды. Данные о проводимости могут определять концентрацию растворов, обнаруживать загрязняющие вещества и определять чистоту воды. Датчики проводимости YSI измеряют проводимость с помощью напряжения переменного тока, подаваемого на никелевые электроды. Эти электроды помещаются в образец воды (или другой жидкости), где ток протекает через электроды и образец. Текущий уровень напрямую связан с проводимостью раствора.

Проводимость – это способность материала проводить электрический ток. Принцип, по которому приборы измеряют электропроводность, прост: пластины/провода помещаются в образец, к ним прикладывается потенциал (обычно это синусоидальное напряжение) и измеряется ток. Проводимость, обратная удельному сопротивлению, определяется из значений напряжения и тока в соответствии с законом Ома.

Поскольку заряд ионов в растворе способствует проводимости электрического тока, проводимость раствора пропорциональна концентрации ионов в нем. Однако в некоторых ситуациях электропроводность может не коррелировать напрямую с концентрацией. Ионные концентрации могут изменить линейную зависимость между проводимостью и концентрацией в некоторых высококонцентрированных растворах.

Основной единицей электропроводности является сименс (См), иногда называемый мхо. Поскольку геометрия ячейки влияет на значения проводимости, стандартизированные измерения выражаются в конкретных единицах проводимости (См/см), чтобы компенсировать различия в размерах электродов.

Измерения электропроводности, наряду с температурой, также позволяют вычислять значения солености с помощью алгоритмов.

Кондуктометры могут использовать датчики различных типов, такие как показанный ниже датчик поля проводимости без протирки.

Основные сообщения о проводимости в блоге

Протертый датчик проводимости и температуры EXO помогает устранить биообрастание

Что влияет на ваши измерения растворенного кислорода? Часть 2 из 4

Какой портативный прибор для контроля качества воды мне нужен? | У нас есть ответ

Увеличьте время развертывания зонда качества воды с помощью сенсоров с протиранием [пример из практики]

Проводимость в воде — YSI знает проводимость

Измерение проводимости в воде.

Рекомендуемые продукты для измерения проводимости

Измеритель проводимости EcoSense EC300A

Проводимость, TDS, соленость, температура. Только прибор

355,00 $

Мультилаб 4010-1W

Одноканальный настольный многопараметрический прибор

1 244,24 $

Измеритель проводимости Pro30

Портативный измеритель электропроводности, солености, TDS и температуры

690,00 $

Многопараметрический измеритель ProQuatro

Портативный портативный прибор для отбора проб растворенного кислорода, проводимости, солености, TDS, pH, ОВП, аммония, нитратов, хлоридов, температуры и др.

1 257,00 $

Перо для измерения проводимости EcoSense EC30A

Простой в использовании прибор для измерения проводимости, TDS и температуры

165,00 $

Измеритель растворенного кислорода и проводимости Pro2030

Портативный портативный измеритель растворенного кислорода, электропроводности, солености, TDS и температуры

899,00 $

Датчик проводимости и температуры MultiLab IDS 4320

Проводимость и температура, корпус из нержавеющей стали, 2 электрода, цифровой датчик, кабель 1,5 м

574,74 $

Датчики IQ SensorNet TetraCon®

Погружной датчик проводимости для системы IQ, требуется кабель в сборе

Запрос цен

Протертый датчик проводимости и температуры EXO

Цифровой интеллектуальный датчик электропроводности и температуры EXO

Запросить цену

Измерение электропроводности металлических материалов

Электропроводность — это физическая величина, которая описывает способность веществ проводить электрический ток. В электротехнике электрическая проводимость представлена ​​греческим символом сигма. Производная единица СИ для электропроводности представлена ​​в сименсах на метр (См/м).

Способность проводить электричество зависит от различных факторов. Например, мобильные электроны, присутствующие в материале, или геометрия компонента. В основном электрическая проводимость увеличивается с увеличением количества свободно движущихся электронов в материале. Поэтому твердые или гранулированные вещества имеют разную проводимость.

В электротехнике электропроводность играет важную роль. Причина этого в том, что большинство используемых материалов обладают очень хорошей электропроводностью. Некоторые приложения включают соединение различных электронных компонентов на печатной плате, изготовленной из материалов с высокой проводимостью или с использованием неэлектропроводных материалов в качестве изоляции или резистивной изоляции.

 

В каких областях электропроводность играет важную роль?

 

Электропроводность используется в различных отраслях промышленности и ряде отраслей. Типичными примерами применения, когда используемые материалы проверяются на их электропроводность, являются:

• Производство печатных плат (ПП): Измерение электропроводности оцинкованной меди
• Проверка разрядной емкости компонентов: обычно используется в авиастроении для обеспечения работоспособности в случае материальных нагрузок, таких как удар молнии
• Проверка электропроводности изоляторов: например, при использовании для линий электропередач

Электропроводность также можно использовать для обеспечения качества, поскольку она позволяет делать выводы о свойствах материалов. Это позволяет определить, подходит ли материал для его предполагаемого использования.

Каждый материал имеет удельную электропроводность, которая может варьироваться в определенных пределах. Путем объединения различных материалов в металлические сплавы для этой группы элементов создается специфическая электропроводность.

Измерение электропроводности позволяет определить настоящий материал. Это измерение используется в различных отраслях промышленности для идентификации материалов. Возможные области применения:

• Входной контроль товаров на производственных предприятиях для проверки качества поставляемого материала
• Чеканка монет для обеспечения использования правильного материала сплава
• Ювелиры и производители ювелирных изделий, для определения качества материала используемого золота
• Участки переработки, для разделения таких материалов, как медь, латунь, алюминий или титан
  

Как измерить электропроводность?

 

Измерение электропроводности методом Ван дер Пау

 

Метод Ван-дер-Пау позволяет легко измерить электрическую проводимость. Здесь регистрируется падение напряжения определенного приложенного тока. Кроме того, измерительная установка определяет электрическое сопротивление, которое можно преобразовать в электрическую проводимость при известной толщине слоя.

Метод Ван дер Пау

Материал контактирует с помощью четырех штифтов. Этот шаг является наиболее подверженным ошибкам, так как качество контакта имеет решающее значение для измерения. Достижение этого зависит от различных факторов: с одной стороны, от возможных загрязнений или неровностей на поверхности, с другой стороны, от износа контактных наконечников.

Таким образом, при серийных применениях трудно измерить электрическую проводимость с помощью этого метода.

 

Вихретоковое измерение электропроводности

 

Вихревые токи создают переменные магнитные поля в проводящих материалах, которые действуют в направлении, противоположном вводимому первичному полю. Это взаимодействие можно измерить с помощью вторичных индукторов. Токопроводящие материалы влияют на амплитуду и фазу вторичного поля из-за образования вихревых токов.

Фазовый сдвиг между первичным и вторичным полем можно использовать как меру электропроводности. Путем калибровки фазового сдвига по отношению к проводимости можно использовать вихретоковый измеритель для измерения электропроводности.

Одним из больших преимуществ вихретокового измерения является его бесконтактность. Таким образом, неразрушающий. Другими словами, качество поверхности остается неизменным.

Расстояние от вихретокового преобразователя до измеряемой поверхности оказывает большое влияние на точность измерения. В связи с этим имеющиеся на рынке вихретоковые измерительные приборы обычно имеют функцию измерения расстояния от зонда до измеряемого объекта.

Проводимость сильно зависит от температуры. Если температура испытуемого объекта отличается от температуры измерительного зонда, калибровочная кривая для определения электропроводности перестает быть точной. Таким образом, головка датчика должна быть термически связана с тестируемым компонентом, чтобы получить равномерный уровень температуры и точное измерение.

Еще одной проблемой является измерение электропроводности на искривленной поверхности, т. е. волна. Если диаметр головки зонда значительно больше радиуса исследуемой поверхности, провести измерение затруднительно. Для этого вихретоковый измерительный прибор может быть дополнительно откалиброван на разные радиусы. В то же время важно использовать требуемый радиус.

Формирование вихревых токов и создаваемого ими вторичного переменного поля также зависит от используемой частоты. Вихревые токи формируются только от нескольких сотен сердец до нескольких килогерц. Чем выше используемая частота, тем больше становятся вихревые токи. Поэтому для измерения очень тонких слоев требуются очень высокие частоты до одного мегагерца. По этой причине калибровку вихретокового измерителя необходимо проводить на разных частотах. При очень высоких частотах и ​​электропроводности требования к измерительной аппаратуре сильно возрастают, так как чувствительность, то есть скин-эффект, очень мала из-за проводимости.

Большим преимуществом вихретоковых приборов является возможность автоматизированного серийного контроля непосредственно на производственной линии: благодаря быстрой последовательности измерений и этому бесконтактному методу измерения могут выполняться с высокой воспроизводимостью.