Johtavuus on materiaalien mikroskooppinen ominaisuus, joka vastaa käänteinen resistiivisyys (ρ). Materiaalin korkea johtavuus osoittaa suurta kantokykyä sähkövaraukset helposti soveltamalla kahden pisteen välistä potentiaalieroa. Johtavuuden mittayksikkö on siemens per metri (S / m), joka vastaa Ω-1.m-1. Materiaalit kuten metallit ja ioniliuoksilla on yleensä korkea johtavuusmitta, koska näissä väliaineissa on suuri määrä vapaita elektroneja.
Katso myös: Mikä on sähkövirran nopeus?
Mikä on johtavuus?
Johtavuus on laaja termi, jota voidaan käyttää minkä tahansa materiaalin kyky kuljettaa energiaa tai hiukkasia muodossa lämpöä, sähkövaraus tai aine. Näitä erilaisia johtavuustyyppejä käytetään selittämään suuri määrä kuljetusilmiöitä ja riippuvat tekijöistä, kuten ero lämpötila, ero sähköpotentiaalissa ja pitoisuusero materiaalisen väliaineen eri pisteiden välillä.
Tässä artikkelissa käsitellään yksinomaan sähkönjohtavuutta ja sen ominaisuuksia. Tässä on kuitenkin todettava, että
hyvät sähkönjohtimet ovat useimmissa tapauksissa hyviä lämpöjohtimia.THE johtavuussähköinen on fysikaalinen määrä, joka mittaa materiaalin luontaisen kyvyn kuljettaa sähkövaroja, kun se altistuu sähköiselle potentiaalierolle. Tämä materiaalien ominaisuus otetaan huomioon näkökohtiamikroskooppinen, kuten vapaiden elektronien saatavuus ja liikkuvuus, jotka voidaan ymmärtää vastaavasti heikosti kytketty atomiatumiin ja nopeuteen, jolla elektroneja voidaan johtaa materiaalin kideverkon atomien välillä törmäämättä niihin. kestää.
THE mittayksikkö sähkönjohtavuuden arvo on täsmälleen vastuksen mittausyksikön käänteinen (Ω.m), 1 / Ω.m tai vielä, Ω-1.m-1. Lisäksi on myös mahdollista, että sähkönjohtavuus kirjoitetaan toisena mittayksikkö, tunnetaan siemens, jonka symboli on S. Tällaista yksikköä käytetään edustamaan määrää, joka määritetään käänteisellä sähkövastuksella (R): a johtokykysähköinen (G).
sähkönjohtavuuskaava
Johtokyvyn laskemiseen käytetty kaava on seuraava:
σ - johtavuus (S / m)
ρ - resistiivisyys (Ω.m)
Johtavuus x vastus
Johtavuus ja resistanssi ovat suuruudetkäänteisestisuhteellinen. Tämä osoittaa, että mitä suurempi materiaalin johtavuus on, sitä alhaisempi on sen vastus ja päinvastoin. Kuten resistiivisyys, johtokyky on a materiaalin luonnollinen piirre ja ei riipu geometrisista tekijöistä, kuten rungon muoto tai mitat.
Mielenkiintoista on, että johtavuus on yksi fysikaalisista suuruuksista, jonka mittaukset ulottuvat suurimmalle määrälle suuruusluokkaa. Luonnossa on mahdollista löytää materiaaleja eristimet joiden johtokyky on alle 10-17 S / m, vaikka niitä on erinomaisia johtimet joiden johtokyky on suurempi kuin 107 Ei.
Lue myös:Johtavien ja eristävien materiaalien erot
Materiaalien sähkönjohtavuustaulukko
Katso a pöytä joka sisältää joidenkin yleisten materiaalien johtokyvyn mittaukset.
Materiaali |
Johtokyky (Ω-1.m-1) |
Hopea |
6,8.107 |
Kupari |
6,0.107 |
Kulta |
4,3.107 |
Lasi |
1,0.10-11 |
Kumi |
1,1.10-15 |
Kvartsi |
~10-17 |
Yllä olevasta taulukosta on mahdollista nähdä, kuinka suuri johtavuusmittausten spektri on yli 20 suuruusluokkaa.
Kirjailija: Rafael Hellerbrock
Fysiikan opettaja
