מהי מוליכות חשמלית ונגזרתה

האדם הראשון שהתנסה במוליכות חשמלית הוא סטיבן גריי. הוא צייר ואסטרונום אנגלי. הוא נולד באנגליה בדצמבר 1666 ונפטר בלונדון ב- 7 בפברואר 1736. בנג'מין פרנקלין, אלסנדרו וולטה, ג'ורג 'סיימון. אוֹם , אנדרה מארין אמפר, ג'וזף ג'ון תומסון הם מדענים אחרים שצפו בתהליך המוליכות החשמלית באמצעות סוגים שונים של מתכות בניסויים שלהם. במוקדם יותר אנשים השתמשו בפחם כדי לייצר חשמל בתעשיות, בתים, ספינות, מנועים, ארגזי ברזל וכו '. מאמר זה דן בסקירה כללית של מוליכות חשמלית.

מהי מוליכות חשמלית?

מוליכות חשמלית מוגדרת כסוג אחד של מוליכות בעל יכולת של חומר או חומרים להוביל חשמל על פני שטח מוגדר, אנו יכולים לכנותו גם כמוליכות או מוליכות או מוליכות אלקטרוליטים או EC. סמל המוליכות החשמלית מיוצג על ידי סיגמא (σ).

כאשר יונים נמצאים בתמיסה אז רק החומרים מעבירים חשמל. יונים מוגדרים כחלקיק הנושא מטענים חיוביים (+) או (-) בתמיסה. הוא נמדד על ידי מד EC. יחידת מוליכות: יחידת מוליכות SI היא של סימן למטר (s / m), שהומצא על ידי ורנר פון סימנס ויוהאן גיאורג הלסקה.

סקירה כללית של מוליכות חשמלית

מוליכות חשמלית היא התהליך המוליך חשמל באמצעות מתכות שונות. המכשירים שהם ממירים חשמליים אנרגיה חשמלית לאנרגיות אחרות. מכשירים חשמליים צורכים יותר כוח להולכת זרם וזה עובד על מתח גבוה בלבד. חלק מהמכשירים החשמליים הם מחממי מים, טלוויזיות, מיקרוגל, מייבשי שיער, מטחנות, שואבי אבק, מאווררים, מקרר וכו '.

בהווה אנו מקבלים חשמל באמצעות סוגים שונים של מתכות כמו כסף, אלומיניום, זהב, מים, פליז, פח, עופרת, כספית, גרפיט, נחושת, פלדה, ברזל, מי ים, מיץ לימון, בטון וכו 'הם הטובים מנצחים שמוליכים חשמל. חלק מהמוליכים הרעים הם זכוכית, נייר, עץ, דבש, פלסטיק, גומי, אוויר, גופרית, גזים, שמנים, יהלומים וכו 'שאינם מוליכים חשמל.

חומרים הם משני סוגים הם מתכות ולא מתכות. ה מוליכות חשמלית של מתכות האם מתכות הן מוליכים טובים המוליכים חשמל ואינם מתכות הם מוליכים גרועים שאינם מוליכים חשמל.

סוגי-חומרים

מד EC

מד EC משמש למדידת המוליכות החשמלית של מים כדי לבדוק את טוהר המים. הוא מורכב מגל מרובע של 24 קילוהרץ גֵנֵרָטוֹר , חיישן בדיקת פלטינה, ממיר I – V, מיישר, פילטר, מודול IoT, Atmega 328 מיקרו-בקר , ו חיישן טמפרטורה . תרשים החסימה של מד EC מוצג להלן:

תרשים-בלוק-מטר אקולוגי

• מחולל גל מרובע: מחולל הגלים המרובעים מייצר אותות דיגיטליים בלבד בצורת גל מרובעת מכיוון שרמות המשרעת סופיות.
• חיישן בדיקה פלטינום: תפוקת מחולל הגלים המרובע ניתנת כקלט למבחן החיישן, המורכב מפלטינה. זהו מכשיר המשמש לאיתור שינויים בסביבה.
• ממיר I - V: הוא משמש לייצור מתח (v) שהוא פרופורציונלי לזרם הנתון (i).
• מיישר: מיישר הוא מכשיר חשמלי הממיר AC (זרם חילופין) ל DC (זרם ישר).
• לְסַנֵן: זהו מכשיר המשמש להסרת זיהומים בנוזלים או בגזים.
• מודול IoT: זהו מכשיר אלקטרוני קטן המוטמע במכונות ובדברים. הוא משמש לשליחה וקבלה של נתונים דרך רשת אלחוטית.
• מיקרו-בקרה Atmega328: זהו IC (מעגל משולב) מוטבע במכשירים אלקטרוניים וגודלו קטן מאוד.
• חיישן טמפרטורה: זהו סוג חיישן אחד המשמש לזיהוי או חישה של הטמפרטורה בסביבה ובמכשירים אלקטרוניים.

מוליכות חשמלית של מים

המוליכות החשמלית של מים עוברת את הזרם כאשר אנו מוסיפים מלח, סוכר או כל ממס אחר שמתמוסס במים עלול להישבר ליונים. יונים הם שני סוגים הם יונים טעונים חיובי ויונים טעונים שלילית. כימיקלים או ממיסים המתמוססים ליונים מכונים גם אלקטרוליטים. יכולת המים מוגברת על ידי יונים להובלת חשמל. מוליכות המים גבוהה כאשר ישנם יותר יונים והמוליכות של המים נמוכה כאשר ישנם פחות יונים.

דוגמאות למוליכות חשמלית

כדי לבדוק מוליכות של מים מומסים במים, אנו זקוקים לסוללה (9 וולט), מים מזוקקים, כוס, חוט, סוכר, סודה לשתיה. ה דוגמאות למוליכות חשמלית הם

דוגמה 1: חבר את החוטים לסוללה כראוי וקח 50 מ'ל מים מזוקקים לכוס והכנס את חוטי הסוללה לכוס, לא נוצרות בועות גז בכוס מכיוון שמים מזוקקים אינם מוליכים חשמל.

דוגמה 2: באופן דומה חבר את החוטים לסוללה כראוי וקח 50 מ'ל מי ברז בכוס והכנס את חוטי הסוללה לכוס, לא נוצרות בועות גז בכוס מכיוון שגם מי ברז אינם מוליכים חשמל.

דוגמה 3: באופן דומה חבר את החוטים לסוללה כראוי וקח 50 מ'ל מים מזוקקים לכוס והוסף מעט סודה לשטיפה ושטוף אותה היטב, הכנס את חוטי הסוללה לכוס, בועות גז ייווצרו בכוס כי סודה היא מוליך טוב שמוליך חשמל.

משוואת מוליכות חשמלית

כידוע ש חוק אוהם כלומר זרם (I) שווה ליחס המתח (V) וההתנגדות (R). זה בא לידי ביטוי כ

I = V / R ——– eq (1)

איפה ש'אני 'הוא זרם

'V' הוא מתח

'R' הוא התנגדות

התנגדות מוגדרת כתוצר של התנגדות ואורך לפי שטח חתך. משוואת ההתנגדות מתבטאת כ-

R = ρ * L / A ——– eq (2)

איפה 'R' הוא התנגדות

מ eq (2), ההתנגדות מתבטאת כ-

ρ = R * A / L ——– eq (3)

איפה 'ρ' התנגדות

'L' הוא אורך

שטח של חתך רוחב

מוליכות מוגדרת כהדדיות של התנגדות וזה מתבטא כ

σ = 1 / ρ ——— eq (4)

החלפת שוויון (3) בשק (4) תקבל

σ = 1 / R * A / L

מוליכות (σ) = L / R * A ——– eq (5)

מוליכות חשמלית (σ) = L / R * A נגזרת

אנו יודעים שכוח שווה ל

F = Ee ——— eq (6)

F = ma ——— eq (7)

איפה ש- F הוא כוח

'מ' הוא המוני

'A' זו תאוצה

השוואת שווה ערך (6) ו- (7) תקבל תאוצה

כן = לא

a = Ee / m ——— eq (8)

מהירות הסחף מתבטאת כ-

V = aτ ———- eq (9)

החלפת שוויון (8) בשוויון (9)

V = Ee / m * τ ——— שווה ערך (10)

סך החיוב מתבטא כ-

DQ = env הוסף

DQ / dt = envA

כאשר DQ / dt שווה ל- I, מבוטא כ-

אני = envA

I / A = env

איפה אני / A = J

צפיפות זרם (J) = env ——– eq (11)

החלף שוויון (10) בשווה (11)

J = en * Ee / m * τ

J = ne2τ / m * E

איפה מוליכות (σ) = ne2τ / m ——– eq (12)

J = σ * E ——– eq (13)

כידוע שמוליכות היא הדדית של התנגדות כלומר σ = 1 / ρ

תחליף σ = 1 / ρ ב- eq (12)

J = E / ρ ——— eq (14)

במקום בו ניתן זמן הרפיה כ

זמן הרפיה (τ) = λ√m / 3K_בטק (15)

תחליף eq (15) ב- eq (12) אנו מקבלים את משוואת המוליכות כ-

מוליכות (σ) = לא^שתייםλ / √m * 3K_ב* ת

ה נוסחת מוליכות חשמלית נגזר מ.

יישומים

כמה יישומים חשובים בענפים הם

• טיפול במים
• איתור נזילות
• נקי במקום
• זיהוי ממשק
• הַתפָּלָה

יתרונות

היתרונות של מוליכות זו כוללים את הדברים הבאים.

• מָהִיר
• מהימנות
• הֲדִירוּת
• לא הרסני
• עָמִיד
• זול וכו '

חַשׁמַלִי מוֹלִיכוּת היא אחת הטכנולוגיות הטובות בה אנו משתמשים בחיי היומיום שלנו. כידוע, בימים קודמים אנשים השתמשו במקלות גפרור, פחם וכו 'למטרות חום, אך כעת הטכנולוגיה מפותחת. כל מכשיר חשמלי מורכב ממוליכים בגדלים קטנים. הנה השאלה עבורך איזה מנצח משתמש בטלפונים ניידים?