Open Fab Lab Wiki Проводимость — Сайт русскоязычного фаблаб-сообщества

Проводимость

Материал из Сайт русскоязычного фаблаб-сообщества
Перейти к: навигация, поиск

Трудно назвать материал, который бы не относился к "строительным материалам электротехники". Можно выделить две большие группы материалов: те, у которых удельное сопротивление измеряется микроомами - это проводники, и материалы, имеющие удельное электросопротивление выге миллиона мегом, называемые изоляторами или диэлектриками.

Деление всех окружающих нас материалов на проводники и изоляторы возникло впервые 300 лет назад. Физики того времени исследовали электризацию трений и установили, что "янтарь, шелк, волосы, смолы, стекло, драгоценные камни, сера, каучук, фарфор не проводят электричества, а металлы, уголь, живые ткани растений, наоборот, электричество передают".

Но как всякая классификация, так и это деление всех материалов на изоляторы и проводники электричества относительно и не всегда справедливо.

Стекло, к примеру, при комнатной температуре относится к хорошим изоляторам. Но при красном калении оно довольно хорошо проводит ток. Стеклянную палочку или трубочку можно включить последовательно в провода от штепселя к осветительной лампе. Пока стекло холодное, лампочка не горит. Но стоит подогреть стекло (горелкой, например), и лампочка зажжется. Стекло пропустит через себя ток.

Содержание

Природа электрической проводимости

Ток проводимости - это движение заряженных частиц, а такими частицами могут быть электроны и заряженные атомы, то есть атомы, у которых недостает одного или более электронов или, наоборот, имеется избыток электронов. Нейтральные атомы остаются неподвижными под действием электрических сил, а заряженные ускоряются пропорционально их заряду и обратно пропорционально их массе. Эти заряженные атомы называются ионами (по гречески это значит странниками). Атомы с недостачей электронов - ионы положительные, атомы с избытком электронов - ионы отрицательные.

В металлах имеется много не связанных с атомами электронов; самые слабые электрические силы приводят эти электроны в движение. Поэтому металлы хорошо проводят ток и такая проводимость называется электронной.

Кроме металлов электронной проводимостью обладают и некоторые соединения, например сернистая медь.

В стекле, бумаге, фарфоре таких полусвободных электронов при комнатной температуре нет. Эти вещества могут проводить ток только за счет движения ионов. Ионной проводимостью обладает также обычная поваренная соль и многие другие материалы.

Есть еще вещества со смешанной проводимостью - это такие, в которых ток переносится и ионами, и электронами.

Когда вещество раскалено, когда оно светится, многие из его атомов ионизированы. В таком состоянии вещество не является изолятором. Чем прочнее химическое соединение, чем более высокая температура нужна для его разложения, тем лучше оно может работать как изолятор. Окись алюминия, например, может служить изолятором при температурах около 1000o. Окисью алюминия изолируют вольфрамовые подогреватели для катодов электронных ламп. Но при еще более высоком нагреве и этот материал проводит ток. При очень высоких температурах нет электрических изоляторов, как нет и химических соединений, существуют одни только проводники. Правда, довольно плохие проводники с высоким электросопротивлением.

Но вернемся снова в область комнатных температур.

Вода очень хорошо очищенная - это почти изолятор. Но достаточно малейших загрязнений, чтобы вода стала проводником. В замерзшем же виде даже загрязненная вода становится довольно хорошим изолятором. Можно прокладывать по снегу голые высоковольтные провода и утечки тока почти не будет.

Вода с растворенными в ней соединениями называется электролитом. В электролитах свободных электронов не бывает, а ток в электролитах проводится ионами. Поэтому ионную проводимость часто называют еще электролитической проводимостью.

Электролитическая проводимость всегда связана с переносом вещества. Отрицательные ионы движутся к положительному полюсу - аноду, а положительные ионы к отрицательному полюсу - катоду.

Окружающий нас мир в своем естественном состоянии - в значительной части мир изоляторов. К ним относятся все газы, большинство горных пород, сухая древесина.

Впрочем, надо заметить, что при очень высоких электрических напряжениях все без исключения изоляторы становятся проводниками. В них происходит пробой. Связь между частицами нарушается. В сильных электрических полях нет изоляторов.




Проводимость это величина обратная сопротивлению, вычисляется как 1/R и измеряется в сименсах.

Проводимостью, хотя и малой, обладают и диэлектрики. Дело в том, что они не идеальны, а имеют в себе свободные заряженные частицы, например ионы. Эти ионы могут появляться в таких диэлектриках, как стекло, вследствие диссоциации их молекул, а в материалах не склонных к диссоциации на ионы (полимерах) – благодаря присутствию загрязнений – примесей воды, солей, кислот, щелочей и т.п.

Ионная проводимость или диффузия в оксидах может иметь место только из-за дефектов кристаллической решетки.

Проводимость электрическая удельная раствора или расплава электролита

Электрическая проводимость единицы объема (в СИ 1м3) раствора или расплава электролита, расположенного между двумя плоскими параллельными электродами одинаковой и очень большой площади, находящимися на расстоянии в единицу длины (1м) друг от друга.

Проводимость электрическая молярная раствора электролита

Электрическая проводимость такого объема раствора (в м3), в котором содержится 1 моль растворенного вещества, причем раствор размещен между двумя плоскими параллельными электродами одинаковой и очень большой площади, находящимися на расстоянии в единицу длины (1м) друг от друга.

Проводимость электрическая эквивалентная раствора электролита

Электрическая проводимость такого объема раствора (в м3), в котором содержится 1 экв растворенного вещества, причем раствор размещен между двумя плоскими параллельными электродами одинаковой и очень большой площади, находящимися на расстоянии в единицу длины (1м) друг от друга.

Проводимость электрическая эквивалентная предельная

Эквивалентная электрическая проводимость растворов электролитов или отдельных ионов при бесконечном разведении, т.е. в условиях, когда объем раствора стремится к бесконечности, а концентрация электролита или иона стремится к нулю.

Личные инструменты
Пространства имён

Варианты
Действия
Навигация
Инструменты