Miért fontos a vezetőképesség?

Tartalom

• Villamosenergia-alapok
• Mi a vezetőképesség?
• Vezetőképesség és vezetőképesség
• Elektromos vezetőképesség és víz: áttekintés
• A vízvezető képesség fontossága
• Hővezető

Bárki, aki sok időt tölt egy medence körül, rájön, hogy az emberek általában nagyon aggódnak a víz közelében lévő elektromos készülékek miatt - annál is inkább, ha be vannak dugva.

Valójában ez igaz a legtöbb helyzetre, amikor elegendő víztartály létezik bárhol az ismert elektromos áramok közelében. A víz vezetőképességének köszönhetően az átkozott „kenyérpirító a fürdőkádban” bűncselekmény a régi iskola, a gyilkosság rejtélyes történeteinek szeretett kliséje.

A lényeg itt az, hogy nem károsíthatja magát az elektromossággal, bár ezt mindig szem előtt kell tartani; az a legfigyelmesebb felnőtt, és ebben az értelemben a középiskolás gyerekek tudják, hogy elkerüljék a víz bármilyen formában történő keverését, függetlenül attól, hogy ismerik-e a fizikát. (Valójában továbbra is fennáll néhány túlságosan óvatos ötlet, például az a gondolat, hogy valószínűleg sokk lesz, ha csak egy műanyag fénykapcsolót érint, ha nedves ujjai vannak.)

Jelenleg fontosabb a kérdés, hogy legalább hogyan áramlik az elektromosság néhány folyadékok, ha legalább néhány a szilárd anyagok tartalmazhatják. Csak a víz köti össze az elektromosságot ilyen módon? Mi lenne a kiömlött tej vagy gyümölcslé? És általánosságban: mi az anyag tulajdonságai hozzájárulnak annak értékéhez vezetőképesség?

Villamosenergia-alapok

Az elektromosságként ismert jelenség valójában nem más, mint a elektronok valamilyen fizikai közegen vagy anyagon keresztül.

Lehet, hogy nem gondol a levegőre mint anyagra, de valójában olyan molekulákban gazdag levegő, amelyet nem lát, és amelynek nagy része részt vehet és képes részt venni az elektromos áramlásban. Ön nyilvánvalóan nem látja az elektronokat, tehát ha hiszel az elektromosságban, akkor azt kell hinned, hogy a meglepően apró dolgok óriási szerepet játszanak a mindennapi anyagok viselkedésében!

Különböző anyagok lehetővé teszik az elektronok - és velük együtt az elektromos töltésük - eltérő mértékű átjutását az egyes molekuláris és atomi szerkezetektől függően. Minél kevesebb az elektronok cipzárása által tapasztalt ütés más apró tárgyakkal, annál könnyebben átjutnak a kérdéses anyagon.

Az áramáram általános egyenlete: I = V / R, ahol én az áramáram amperben, V az elektromos potenciálkülönbség voltban ("feszültség") és R az ellenállás ohmban. Az ellenállás a vezetőképességgel kapcsolatos, mivel hamarosan megtanulod.

Mi a vezetőképesség?

Vezetőképesség, vagy formálisan elektromos vezetőképesség, az anyagvezetési képesség matematikai mérése. A görög szigma betű képviseli (σ) és annak SI (metrikus rendszer) mértékegysége a siemens per méter (S / m).

A vezetőképesség csak a matematikai viszonya ellenállás. A rezisztenciát a kis görög rho (ρ) betű reprezentálja, ohm-méterben (Ωm) mérve, ami azt jelenti, hogy az S / m kölcsönös ohm-mérőként is leírható (1 / Ωm vagy Ωm^-1). Bővítésképpen láthatjuk, hogy a siemen az ohm viszonossága. Mivel vezető valami a valós világban ellentétes ellenállva áthaladásakor ez fizikai értelemben vett értelmet nyújt.

Az anyag vezetőképessége az anyag lényeges tulajdonsága, és nem függ össze egy áramkör vagy más rendszer összeállításának módjáról, amelyet a siemens-egységben "méterenként" kell figyelembe venni. Ez összefügg egy anyag, gyakran egy huzal ellenállásával az ilyen helyzeteket érintő fizikai problémákban a kifejezés által R = ρL / A ahol L a hossza, ha a huzal m-ben és mm-ben van A keresztmetszeti területe m-ben².

Vezetőképesség és vezetőképesség

Mint megjegyeztük, a vezetőképesség nem függ a kísérleti felépítéstől, és csak azt tükrözi, hogy egy adott anyag (szilárd, folyékony vagy gáznemű) "". Egyes anyagok természetesen erős vezetőket (és így gyenge ellenállásokat) képesek létrehozni, míg mások gyengeen vagy egyáltalán nem tudnak vezetni az elektromosságot, és jó ellenállásokkal (vagy elektromos szigetelőkkel) járnak.

Elektromos áramkör segítségével manipulálhatja a beállítást úgy, hogy bármilyen szintű áramot érjen el, amely tetszőleges, az Ön által alkalmazott ellenállás elemek kombinációjának megadásával. Ezért jelölik ki az ellenállást R és egységeiben nincs hossza; a rendszer tulajdonságainak mértéke, nem pedig az anyagé. Eszerint, vezetőképesség (a betű szimbolizálja G és siemensben mérve) ugyanúgy működik. De általában kényelmesebb a használata R vagy ρ mint amihez megy G vagy σ.

Analógiaként vegye figyelembe, hogy a futballcsapat edzője megváltoztathatja az egyes játékosok erejét és sebességét, ám végül minden létező futballcsapatnak ugyanazok a lényeges korlátok vannak: 11 emberi játékos egymás mellett, fizikailag változó képességekkel, de ugyanolyan alapvető tulajdonságokkal.

Elektromos vezetőképesség és víz: áttekintés

A legmegdöbbentőbb dolog, amelyet megtanulsz ebben a cikkben (és ez nem csak egy büntetés, őszinte!), Hogy a víz szigorúan véve szörnyű áramvezető. Vagyis tiszta H₂Az O (hidrogén és oxigén 2: 1 arányban) nem vezet áramot.

Amint azt már kétségtelenül már megállapította, ez azt jelenti, hogy az igazán tiszta víz találkozásánál alapvetően soha nem fordul elő. Még laboratóriumi körülmények között is az ionok (töltött részecskék) számára könnyen vízbe "besurródhatnak" tiszta gőzből, azaz desztillálva.

A csövekből és közvetlenül a természetes forrásokból származó víz mindig gazdag szennyeződésekben, például ásványi anyagokban, vegyi anyagokban és válogatott oldott anyagokban. Ez természetesen nem szükségszerűen rossz; az óceánvízben található összes só például megkönnyíti a tengerben úszást, ha ez a játékod.

Amint ez történik, az asztali só (nátrium-klorid vagy NaCl) az egyik legismertebb anyag, amely képes víznek megsemmisíteni tulajdonságait, ha H-ban oldódik₂O.

A vízvezető képesség fontossága

Az Egyesült Államok folyóinak vízvezető képessége széles tartományban van, körülbelül 50-1500 µS / cm. Azok a belföldi édesvízi patakok, amelyek lehetővé teszik a halak virágzását, általában 150 és 500 μS / cm között vannak. A nagyobb vagy alacsonyabb vezetőképesség azt jelezheti, hogy a víz nem alkalmas bizonyos halfajokra vagy makró gerinctelenekre. Az ipari vizek akár 10 000 µS / cm tartományba eshetnek.

A vezetőképesség közvetett mérője például a patak vízminőségének. Mindegyik vízi út viszonylag állandó tartományban büszkélkedhet, amelyet felhasználhatunk az ivóvíz standard vezetőképességének alapvonalaként. Rendszeres vezetőképességi vizsgálatok a víz vezetőképesség-mérő. A vezetőképesség jelentős változásai jelezhetik a tisztítási erőfeszítés szükségességét.

Hővezető

Ez a cikk egyértelműen az elektromos vezetőképességről szól. A fizikában azonban valószínűleg hallani fogsz a hővezetésről, amely kissé különbözik azért, mert a hőt energiában mérik, míg a villamos energiát, amely energiát tud szolgáltatni, nem.

Az anyag hővezető képességének változásai hajlamosak párhuzamosan megváltoztatni az elektromos vezetőképességét, bár általában nem azonos skálán. Az anyagok egyik érdekes tulajdonsága az, hogy bár ezek többsége gyengébb vezetékekké válik hevítéskor (mivel a részecskék gyorsabban és körül forognak, amikor a hőmérséklet felszáll, nagyobb valószínűséggel "zavarják" az elektronokat), ez nem igaz egy félvezetőknek nevezett anyagok.