Vodivost: Co to je? (Definice, jednotky a vzorec)

Co je to vodivost?

Konduktivita (známá také jako elektrická vodivost) je definována jako potenciál látky vést elektrický proud. Konduktivita je mírou toho, jak snadno může elektrický proud (tj. tok náboje) procházet materiálem. Konduktivita je převrácená (neboli reciproční) hodnota elektrického odporu, která se vyjadřuje jako 1/R.

Pro lepší pochopení konduktivity je třeba si připomenout odpor objektu. V kvalitativním smyslu nám odpor říká, jak obtížný je průchod elektrického proudu. V kvantitativním smyslu lze odpor mezi dvěma body definovat jako rozdíl napětí, které je potřeba k průchodu jednotkového proudu dvěma určenými body.

Odpor objektu se představuje jako poměr napětí na něčem k proudu, který tím prochází. Odpor se měří v ohmech. Vodivost součástky určuje, jak rychle může v součástce protékat proud. Konduktivita se měří v Siemensech (S).

Vzorec pro konduktivitu a měrné jednotky

V elektronice je konduktivita mírou proudu generovaného při daném přiloženém napětí zařízením v obvodu. Obvykle se označuje písmenem G, konduktivita je reciproká hodnota odporu, R. Pro definici vzorce musíme použít Ohmův zákon, který říká, že z něhož lze R vypočítat jako

(1)

Slovo konduktivita je opakem tohoto výrazu. Vyjadřuje se jako poměr proudu k napětí.

(2)

Vodivost se vyjadřuje jako G a jednotkou měření bylo „mho“. Později, po několika letech, vědci tuto jednotku nahradili jednotkou „Siemens“, která byla označena písmenem S. Když se podíváme na poměr odporu a konduktivity – konduktivita je převrácená hodnota odporu (tj. 1/odpor), jak je uvedeno níže:

(3)

Jak vypočítat konduktivitu?

Konduktanci lze vypočítat pomocí odporu, proudu, napětí a vodivosti.

Například pro konkrétní prvek obvodu, který má odpor , určete hodnotu konduktance. Víme, že

(4)

Po dosazení dané hodnoty R a hodnoty konduktivity lze získat jako

Dalším příkladem je elektrický obvod, ve kterém vstupní napětí 5 V generuje v délce vodiče proud 0,3A. Podle Ohmova zákona V=IR, z něhož lze odpor vypočítat jako

(5)

Vodivost je reciproká hodnota odporu. Takže,

(6)

(7)

Po dosazení hodnot i a v lze odvodit hodnotu vodivosti jako 0,06 Siemens

Vodivost lze vypočítat z vodivosti. Předpokládejme, že je dán vodič kruhového průřezu o poloměru r a délce L se známou hodnotou odporu materiálu vodiče, lze určit konduktivitu G vodiče. Vztah mezi G a je

(8)

kde

Například je-li k dispozici železná tyč o poloměru 0,001 m a délce 0,1 m, vypočítáme vodivost tyče. Předpokládejte, že železa je Siemens/m. Plocha se vypočítá pomocí jako . Po provedení další substituce zjistíme, že vodivost je 324 Siemensů.

Vodivost

Vodivost označuje schopnost materiálu přenášet energii a je jednou z charakteristických vlastností, která se používá k popisu elektromagnetických vlastností materiálů. Kvantifikuje vliv hmoty na tok proudu v reakci na elektrické pole. Je také chápána jako vlastnost materiálu, která určuje hustotu vodivého proudu v reakci na přiložené elektrické pole. Vodivost vodiče závisí na několika faktorech včetně jeho tvaru, rozměrů a vlastnosti materiálu zvané vodivost.

Vodivost se vyjadřuje a měří se v Siemensech na metr. Opakem odporu je vodivost. Protože odpor je opakem průtoku proudu, vodivost je množství proudu, které může materiál vést. Například materiál s nízkým odporem je vysoce vodivý a naopak. Vodivost je také známá jako měrná vodivost. Existují různé druhy vodivosti, a to elektrická, tepelná, iontová a akustická.

Vodivost vs. vodivost

Stupeň, do kterého daný materiál vede elektrický proud, se nazývá vodivost. Vypočítá se jako poměr hustoty proudu v materiálu k elektrickému poli, které tok proudu vyvolává. Vypočítává množství energie, které se může skutečně pohybovat systémem jako v elektrickém obvodu. Schopnost předmětu přenášet teplo, zvuk nebo elektřinu se nazývá vodivost.

Vodivost vypovídá o tom, do jaké míry předmět vede elektřinu, vyjadřuje se v jednotkách Siemens. Měří se jako poměr proudu, který protéká, k existujícímu rozdílu potenciálů. Závisí na rozměrech vodiče. Vodivost označuje množství energie přenášené materiálem nebo látkou.

Aplikace měření elektrické vodivosti

Elektrická vodivost a zemědělství

Znalost elektrické vodivosti půdy je nesmírně důležitá pro zdraví a růst plodin, pokud jde o zemědělství. Zemědělci i pěstitelé se často zabývají sledováním fosfátů, dusičnanů, vápníku a draslíku v půdě, protože tyto živiny jsou nezbytné pro úspěšný růst rostlin.

Kontrola elektrické vodivosti půdy (EC) pomůže pěstitelům sledovat všechny živiny v půdě. EC může indikovat počet živin v půdě a pomůže pěstitelům určit, zda jejich půda potřebuje více živin nebo zda je živin příliš mnoho. Použití senzorů pro hodnocení zdánlivé elektrické vodivosti půdy (EC) poskytuje způsob, jak tato omezení překonat.

Elektrická vodivost a úprava vody

Elektrická vodivost (EC) hraje významnou roli v různých aplikacích kvality vody. Při čištění odpadních vod se EC posuzuje, aby se zajistilo, že slanost odtékající odpadní vody odpovídá vodnímu útvaru, do kterého je vypouštěna. Vypouštění vody, která má extrémně vysokou nebo nízkou salinitu, může mít nepříznivý vliv na zdraví vodních živočichů.

Elektrická vodivost a galvanická lázeň

Vodivost může mít také vliv na galvanizované vody a je běžnou kontrolou v průmyslu, například v leteckém, automobilovém a šperkařském. Kovové oplachové lázně se také používají k extrakci zbytkových chemikálií z pokovených předmětů. Pokud k tomu dojde, protiproudé oplachy pomáhají zmírnit produkované odpadní vody.

Měření vodivosti procesu pokovování v tomto bodě rozhoduje o tom, zda je zapotřebí více vody a zda je třeba ji propláchnout. Měření vodivosti lze využít k užitečným měřením specifickým pro dané odvětví, jako jsou celkové rozpuštěné látky (TDS) a slanost

.