Kandungan
- Asas Elektrik
- Apa itu Konduktiviti?
- Konduktiviti berbanding Pengawalan
- Kelakuan Elektrik dan Air: Gambaran Keseluruhan
- Kepentingan Konduktiviti dalam Air
- Kekonduksian terma
Sesiapa yang menghabiskan banyak masa di sekeliling kolam renang dengan cepat mendapati bahawa orang umumnya sangat prihatin tentang mempunyai peranti elektrik di dekat air - lebih-lebih lagi jika mereka terpasang.
Ini adalah benar, sebenarnya, kebanyakan keadaan di mana takungan air yang mencukupi wujud di mana-mana berhampiran aliran arus elektrik yang diketahui. Terima kasih kepada kekonduksian air, kejahatan "pemanggang roti di dalam tab mandi" adalah sesuatu yang dikongkong dalam cerita lama, cerita misteri pembunuhan.
Titik di sini bukannya bahawa anda boleh menyakiti diri anda dengan elektrik, walaupun itu sentiasa penting untuk diingat; yang dewasa yang paling amati, dan untuk perkara itu anak-anak sekolah menengah, tahu untuk mengelakkan pencampuran air dengan arus dalam apa jua bentuk sama ada mereka tahu fizik atau tidak. (Sebenarnya, beberapa idea berhati-hati yang terlalu berhati-hati berterusan, seperti tanggapan anda mungkin akan terkejut jika anda menyentuh suis lampu plastik apabila jari anda basah.)
Lebih penting lagi pada masa ini ialah persoalan bagaimana elektrik "mengalir" sekurang-kurangnya sesetengah cecair sekurang-kurangnya sesetengah pepejal boleh mengandunginya. Adakah hanya air yang berinteraksi dengan elektrik dengan cara ini? Bagaimana dengan susu atau jus yang tumpah? Dan lebih umum, apa sifat perkara menyumbang kepada nilai itu kekonduksian?
Asas Elektrik
Fenomena yang dikenali sebagai elektrik benar-benar tidak lebih daripada pergerakan elektron melalui beberapa jenis fizikal, atau bahan.
Anda mungkin tidak memikirkan udara sebagai bahan, tetapi sebenarnya, udara yang kaya dengan pelbagai molekul yang anda tidak dapat lihat, banyak yang dapat dan ikut serta dalam aliran elektrik. Anda tidak dapat melihat elektron dengan jelas, jadi jika anda percaya kepada elektrik, anda harus percaya bahawa perkara-perkara yang mengagumkan memainkan peranan besar dalam tingkah laku bahan-bahan harian!
Bahan-bahan yang berbeza membolehkan laluan elektron ini - dan dengannya, caj elektrik mereka - kepada darjah yang berbeza bergantung kepada struktur molekul dan atom masing-masing. Kurangnya perlanggaran dengan objek kecil lain yang dialami oleh zipping elektron, semakin mudah mereka ditransmisikan melalui perkara yang dipersoalkan.
Persamaan umum untuk aliran semasa ialah I = V / R, di mana Saya adalah aliran semasa di amperes, V adalah perbezaan potensi elektrik dalam volt ("voltan") dan R adalah rintangan dalam ohm. Rintangan adalah berkaitan dengan kekonduksian, kerana tidak lama lagi anda akan belajar.
Apa itu Konduktiviti?
Konduktiviti, atau lebih formal konduktans elektrik, adalah ukuran matematik keupayaan bahan untuk menjalankan elektrik. Ia diwakili oleh huruf Yunani sigma (σ) dan unit SI (sistem metrik) adalah siemens setiap meter (S / m).
Konduktiviti hanyalah timbal balik matematik ketahanan. Resistivity diwakili oleh huruf Yunani kecil rho (ρ) dan diukur dalam ohm-meter (Ωm), yang bermaksud bahawa S / m juga boleh digambarkan sebagai meter ohm timbal balik (1 / Ωm atau Ωm-1). Dengan sambungan, anda dapat melihat bahawa siemen adalah kebalikan dari ohm. Sejak menjalankan sesuatu di dunia nyata adalah bertentangan dengan menentang laluannya, ini menjadikan rasa fizikal.
Kekonduksian sesuatu bahan adalah sifat intrinsik bahan itu dan tidak berkaitan dengan bagaimana litar atau sistem lain dipasang, yang diambil kira oleh "per meter" dalam unit siemens. Ia berkaitan dengan rintangan bahan, selalunya wayar dalam masalah fizik yang melibatkan situasi ini, dengan ungkapan R = ρL / A di mana L adalah panjang jika wayar dalam m dan A kawasan keratan rentasnya dalam m2.
Konduktiviti berbanding Pengawalan
Seperti yang dinyatakan, kekonduksian tidak bergantung pada percubaan set-up dan hanya mencerminkan bagaimana bahan yang diberikan (pepejal, cair atau gas) "adalah." Sesetengah bahan secara semulajadi membuat konduktor yang kuat (dan oleh itu resistor yang lemah) sementara yang lain dapat menjalankan elektrik lemah atau tidak sama sekali dan membuat resistor yang baik (atau penebat elektrik).
Dengan litar elektrik, anda boleh memanipulasi set-up supaya anda dapat memperoleh tahap arus yang anda suka dengan apa jua gabungan elemen rintangan yang anda sertakan. Itulah sebabnya rintangan ditakrifkan R dan tidak mempunyai panjang dalam unitnya; pengukuran sifat sistem, bukannya bahan. Oleh itu, konduktans (dilambangkan dengan huruf G dan diukur dalam siemens) berfungsi dengan cara yang sama. Tetapi biasanya lebih mudah digunakan R atau ρ daripada itu untuk pergi bersama G atau σ.
Sebagai analogi, anggap bahawa jurulatih pasukan bola sepak dapat mengubah kekuatan dan kepantasan pemain masing-masing, tetapi pada akhirnya, setiap tim sepakbola yang ada mempunyai kekangan penting yang sama: 11 pemain manusia ke sisi, bervariasi dalam fizikal mereka keupayaan tetapi mempunyai sifat asas yang sama.
Kelakuan Elektrik dan Air: Gambaran Keseluruhan
Perkara yang paling mengejutkan anda akan belajar dalam artikel ini (dan itu bukan hanya sekadar, jujur!) Ialah air, tegas, adalah pengalir elektrik yang mengerikan. Maksudnya, tulen H2O (hidrogen dan oksigen dalam nisbah 2: 1) tidak menjalankan elektrik.
Memandangkan anda sudah pasti telah membuat kesimpulan, ini bermakna bahawa menghadapi air tulen adalah sesuatu yang tidak pernah berlaku. Malah dalam persekitaran makmal, mudah untuk ion (zarah yang dikenakan) untuk "menyelinap" ke dalam air yang dipeluwap dari stim tulen, iaitu, disuling.
Air dari paip dan terus dari sumber semulajadi sentiasa kaya dengan kekotoran seperti mineral, bahan kimia dan bahan-bahan terlarut yang berlainan. Ini tidak semestinya sesuatu yang buruk, sudah tentu; semua garam di dalam air laut, sebagai contoh, menjadikannya lebih mudah untuk terapung di laut jika itu permainan anda.
Seperti yang berlaku, garam meja (natrium klorida, atau NaCl) adalah salah satu bahan yang lebih baik yang dapat merompak air daripada sifat penebatnya apabila dibubarkan dalam H2O.
Kepentingan Konduktiviti dalam Air
Kekonduksian air di sungai A.S. berkisar luas, dari kira-kira 50 hingga 1,500 μS / cm. Aliran air tawar di dalam negeri yang membolehkan ikan berkembang maju cenderung mempunyai antara 150 dan 500 μS / cm. Kekonduksian yang lebih tinggi atau rendah mungkin menunjukkan bahawa air tidak sesuai untuk spesies ikan tertentu atau makrofiberfera. Perairan perindustrian boleh berkisar setinggi 10,000 μS / cm.
Konduktiviti adalah ukuran tidak langsung, sebagai contoh, kualiti air sungai. Setiap laluan air mempunyai pelbagai yang agak berterusan yang boleh digunakan sebagai kekonduksian asas standard air minum. Penilaian konduktiviti yang berterusan dilakukan menggunakan a meter kekonduksian air. Perubahan besar dalam kekonduksian boleh menandakan keperluan untuk usaha pembersihan.
Kekonduksian terma
Artikel ini jelas mengenai kekonduksian elektrik. Namun, dalam fizik, anda mungkin mendengar mengenai pengaliran haba, yang sedikit berbeza kerana haba diukur dalam tenaga manakala tenaga elektrik, yang dapat memberi energi, tidak.
Perubahan dalam kekonduksian terma bahan cenderung perubahan paralel kepada kekonduksian elektrik, walaupun tidak biasanya pada skala yang sama. Satu bahan yang menarik adalah bahawa kebanyakan dari mereka menjadi konduktor yang lebih miskin kerana ia dipanaskan (kerana zarah-zarah bergerak lebih pantas dan cepat apabila suhu meningkat, mereka lebih cenderung untuk "mengganggu" dengan elektron), ini tidak benar tentang kelas bahan yang dipanggil semikonduktor.