Konduktans: Hvad er det? (Definition, enheder og formel)

Hvad er konduktans?

Ledningsevne (også kendt som elektrisk ledningsevne) defineres som et stofs potentiale til at lede elektricitet. Konduktans er et mål for, hvor let elektrisk strøm (dvs. strøm af ladninger) kan passere gennem et materiale. Konduktans er den omvendte (eller reciprokke) af den elektriske modstand, repræsenteret som 1/R.

For at få en bedre forståelse af konduktans skal man huske på et objekts modstand. I kvalitativ forstand fortæller modstanden os, hvor vanskeligt det er for en elektrisk strøm at passere. Modstanden mellem to punkter kan i kvantitativ forstand defineres som forskellen i den spænding, der er nødvendig for at føre en enhedsstrøm over de to angivne punkter.

Modstanden for et objekt repræsenteres som forholdet mellem spændingen over noget og den strøm, der passerer gennem det. Modstanden måles i ohm. Konduktans for en komponent er en bestemmelse af, hvor hurtigt strømmen kan flyde i komponenten. Konduktans måles i Siemens (S).

Konduktansformel og måleenheder

I elektronikken er konduktans et mål for den strøm, der genereres for en given påført spænding af en kredsløbsanordning. Typisk betegnet med bogstavet G er konduktans reciprok modstand, R. For at definere formlen skal vi anvende Ohm’s lov, som siger, at hvorfra R kan beregnes som

(1)

Og ordet ledningsevne er det modsatte af dette udtryk. Det udtrykkes som et forhold mellem strøm og spænding.

(2)

Ledningsevne udtrykkes som G, og måleenheden var “mho”. Senere efter et par år erstattede forskerne enheden med “Siemens”, som blev betegnet med bogstavet S. Når man ser på modstand vs. konduktans – konduktans er det omvendte af modstand (dvs. 1/modstand), som vist nedenfor:

(3)

Hvordan beregner man konduktans?

Konduktans kan beregnes ved hjælp af modstand, strøm, spænding og ledningsevne.

For eksempel skal du for et bestemt kredsløbselement, der har en modstand på , bestemme konduktansværdien. Vi ved

(4)

Ved substitution af værdien af den givne R og værdien af konduktans kan fås som

Det næste eksempel er et elektrisk kredsløb, hvor en 5V indgang genererer en strøm på 0,3A i en trådlængde. I henhold til Ohm’s lov er V=IR, hvoraf modstanden kan beregnes som

(5)

Konduktans er reciprok af modstand. Så,

(6)

(7)

Når man erstatter værdierne for i og v, kan man udlede værdien af konduktans som 0,06 Siemens

Konduktans kan beregnes ud fra ledningsevnen. Hvis man antager, at en ledning med et rundt tværsnit med radius r og længde L er givet med en kendt resistivitetsværdi for ledningsmaterialet, kan ledningens konduktans G bestemmes. Forholdet mellem G og er

(8)

hvor

For eksempel, hvis der findes en jernstang med en radius på 0,001 meter og en længde på 0,1 meter, beregnes stangens konduktans. Antag, at af jern er Siemens/m. Arealet beregnes ved hjælp af som . Ved en yderligere substitution findes konduktansen at være 324 Siemens.

Ledningsevne

Ledningsevne betegner et materiales evne til at overføre energi og er en af de karakteristiske egenskaber, som bruges til at beskrive materialers elektromagnetiske egenskaber. Den kvantificerer stoffets virkning på strømmen som reaktion på et elektrisk felt. Den forstås også som en materialeegenskab, der bestemmer tætheden af den ledende strøm som reaktion på et påført elektrisk felt. En leders ledningsevne afhænger af flere faktorer, herunder dens form, dimensioner og materialets egenskab kaldet ledningsevne.

Ledningsevne udtrykkes som og måles som Siemens pr. meter. Det modsatte af modstand er ledningsevne. Da modstand er det modsatte af strømgennemstrømningen, er konduktans den mængde strøm, som et materiale kan føre igennem. F.eks. er et materiale med lav modstand meget ledende og omvendt. Ledningsevne er også kendt som specifik ledningsevne. Der findes forskellige typer af ledningsevne, nemlig elektrisk, termisk, ionisk og akustisk.

Ledningsevne vs. ledningsevne

Den grad, hvormed et givet materiale leder elektricitet, kaldes ledningsevne. Den beregnes som forholdet mellem strømtætheden i materialet og det elektriske felt, der frembringer strømmen. Den beregner den mængde energi, der rent faktisk kan bevæge sig gennem et system som i det elektriske kredsløb. Et objekts evne til at overføre varme, lyd eller elektricitet er kendt som ledningsevne.

Ledningsevne fortæller om, i hvilket omfang et objekt leder elektricitet, udtrykt i enheder af Siemens. Den måles som forholdet mellem den strøm, der strømmer, og den eksisterende potentialforskel. Den afhænger af lederens dimensioner. Konduktans henviser til den mængde energi, der overføres gennem et materiale eller stof.

Anvendelsesområder for måling af elektrisk ledningsevne

Elektrisk ledningsevne og landbrug

Kendskab til jordens elektriske ledningsevne er ekstremt vigtigt for afgrødernes sundhed og vækst, når det drejer sig om landbrugsindustrien. Landmænd, såvel som avlere, er ofte optaget af at overvåge jordens fosfater, nitrater, calcium og kalium, fordi disse næringsstoffer er afgørende for en vellykket plantevækst.

Tjek af jordens elektriske ledningsevne (EC) vil hjælpe avlerne med at holde styr på alle næringsstoffer i deres jord. EC kan angive antallet af næringsstoffer i jorden og hjælpe avlerne med at afgøre, om deres jord har brug for flere næringsstoffer, eller om der er for mange næringsstoffer. Ved at bruge sensorer til vurdering af jordens tilsyneladende elektriske ledningsevne (EC) kan man overvinde disse begrænsninger.

Elektrisk ledningsevne og vandbehandling

Elektrisk ledningsevne (EC) spiller en vigtig rolle i forskellige anvendelser af vandkvalitet. I spildevandsbehandling vurderes EC for at sikre, at saltindholdet i det udgående spildevand svarer til det vandområde, det udledes til. Udledning af vand, der har et ekstremt højt eller lavt saltindhold, kan have en negativ indvirkning på vandlevernes sundhed.

Elektrisk ledningsevne og galvaniseringsbad

Ledningsevne kan også påvirke galvaniseret vand og er en almindelig check-in-industri som f.eks. luft- og rumfart, bilindustrien og smykkeindustrien. Metalskyllebade bruges også til at udtrække restkemikalier fra belagte emner. Når dette sker, hjælper modstrømsskylninger med at afbøde det producerede spildevand.

Måling af ledningsevnen i pletteringsprocessen på dette tidspunkt afgør, om der er behov for mere vand og skal skylles ind. Målinger af ledningsevne kan bruges til at give nyttige branchespecifikke målinger såsom total opløst tørstof (TDS) og saltholdighed