Leitfähigkeit ist eine mikroskopische Eigenschaft der Materialien, die dem Umkehrung von spezifischer Widerstand (ρ). Eine hohe Leitfähigkeit in einem Material weist auf eine hohe Tragfähigkeit hin elektrische Ladungen leicht durch Anlegen einer Potentialdifferenz zwischen zwei Punkten. Die Maßeinheit der Leitfähigkeit ist Siemens pro Meter (S/m), das entspricht-1.m-1. Materialien wie Metalle und ionische Lösungen weisen im Allgemeinen eine hohe Leitfähigkeit auf, da in diesen Medien eine große Menge freier Elektronen vorhanden ist.
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Was ist Leitfähigkeit?
Leitfähigkeit ist ein weit gefasster Begriff, der verwendet werden kann, um die Fähigkeit jedes materiellen Mediums, den Transport von Energie oder Partikeln durchzuführen in den Formen von Hitze, elektrische Ladungen oder Materie. Diese verschiedenen Leitfähigkeitstypen werden zur Erklärung einer Vielzahl von Transportphänomenen verwendet und hängen von Faktoren wie dem Unterschied in
Temperatur, die elektrische Potentialdifferenz bzw. die Konzentrationsdifferenz zwischen verschiedenen Punkten im materiellen Medium.
In diesem Artikel werden wir ausschließlich auf die elektrische Leitfähigkeit und ihre Eigenschaften eingehen. Allerdings sollte hier gesagt werden, dass Gute Stromleiter sind in den meisten Fällen gute Wärmeleiter.
DAS Leitfähigkeitelektrisch ist die physikalische Größe, die die inhärente Fähigkeit eines Materials misst, elektrische Ladungen zu tragen, wenn es einer elektrischen Potenzialdifferenz ausgesetzt ist. Diese Materialeigenschaft berücksichtigt Aspektemikroskopisch, wie die Verfügbarkeit und Mobilität freier Elektronen, die als Menge an schwach Atomkerne und die Geschwindigkeit, mit der Elektronen zwischen den Atomen des Kristallgitters des Materials geleitet werden können, ohne mit ihnen zu kollidieren. letzte.
DAS Maßeinheit der elektrischen Leitfähigkeit ist genau der Kehrwert der Maßeinheit des spezifischen Widerstands (Ω.m), daher gilt 1/Ω.m oder doch, Ω-1.m-1. Darüber hinaus ist es auch möglich, dass die elektrische Leitfähigkeit in einer anderen written Maßeinheit, bekannt als Siemens, dessen Symbol ist S. Eine solche Einheit wird verwendet, um eine Größe darzustellen, die durch den Kehrwert des elektrischen Widerstands (R) definiert ist: a Leitfähigkeitelektrisch (G).
Leitfähigkeitsformel
Die Formel zur Berechnung der Leitfähigkeit lautet wie folgt:
σ – Leitfähigkeit (S/m)
ρ – spezifischer Widerstand (Ω.m)
Leitfähigkeit x spezifischer Widerstand
Leitfähigkeit und spezifischer Widerstand sind Größenumgekehrtproportional. Dies zeigt an, dass je höher die Leitfähigkeit eines Materials, desto geringer sein spezifischer Widerstand und umgekehrt. Wie der spezifische Widerstand ist die Leitfähigkeit a intrinsische Eigenschaft des Materials und hängt nicht von geometrischen Faktoren ab, wie die Form oder die Abmessungen des Körpers.
Interessanterweise ist die Leitfähigkeit eine der physikalischen Größen, deren Messungen sich über die größte Anzahl von Größenordnungen. In der Natur ist es möglich, Materialien zu finden Isolatoren die eine Leitfähigkeit von weniger als 10. haben-17 S/m, während es ausgezeichnete gibt Dirigenten dessen Leitfähigkeit größer als 10. ist7 Nein.
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Tabelle der elektrischen Leitfähigkeit der Materialien
Schauen Sie sich an Tabelle die die Leitfähigkeitsmessungen einiger gängiger Materialien enthält.
Material |
Leitfähigkeit (Ω-1.m-1) |
Silber |
6,8.107 |
Kupfer |
6,0.107 |
Gold |
4,3.107 |
Glas |
1,0.10-11 |
Gummi |
1,1.10-15 |
Quarz |
~10-17 |
Aus der obigen Tabelle ist ersichtlich, wie groß das Spektrum der Leitfähigkeitsmessungen ist, das mehr als 20 Größenordnungen umfassen kann.
Von Rafael Hellerbrock
Physik Lehrer
