Vezetőképesség: Mi az? (Definíció, mértékegységek és képlet)

Mi a vezetőképesség?

A vezetőképesség (más néven elektromos vezetőképesség) egy anyag elektromosságot vezető potenciálja. A vezetőképesség annak a mérőszáma, hogy az elektromos áram (azaz a töltés áramlása) milyen könnyen tud áthaladni egy anyagon. A vezetőképesség az elektromos ellenállás fordítottja (vagy reciproka), amelyet 1/R-nek jelölünk.

A vezetőképesség jobb megértéséhez fel kell idéznünk egy tárgy ellenállását. Minőségi értelemben az ellenállás azt mondja meg, hogy mennyire nehéz egy elektromos áramot átengedni. Kvantitatív értelemben a két pont közötti ellenállás úgy határozható meg, mint a feszültségkülönbség, amely ahhoz szükséges, hogy a két meghatározott ponton átmenjen egy egységnyi áram.

Egy tárgy ellenállását a valamin átmenő feszültség és az azon áthaladó áram hányadosaként ábrázoljuk. Az ellenállást Ohmban mérik. Egy alkatrész vezetőképessége azt határozza meg, hogy milyen gyorsan tud áram folyni az alkatrészen belül. A vezetőképességet Siemensben (S) mérik.

A vezetőképesség képlete és mértékegységei

A vezetőképesség az elektronikában egy áramköri eszköz által egy adott alkalmazott feszültség mellett létrehozott áram mértékegysége. Általában G betűvel jelölve, a vezetőképesség az ellenállás reciproka, R. A képlet meghatározásához Ohm törvényét kell alkalmaznunk, amely kimondja, hogy amelyből R kiszámítható

(1)

A vezetőképesség szó ennek a kifejezésnek az ellentéte. Ezt az áram és a feszültség arányaként fejezik ki.

(2)

A vezetőképességet G-vel fejezik ki, a mérési egység pedig “mho” volt. Később, néhány év múlva a kutatók a mértékegységet a “Siemens”-re cserélték, amelyet S betűvel jelöltek. Ha az ellenállás vs. vezetőképesség viszonyát nézzük – a vezetőképesség az ellenállás fordítottja (azaz 1/ellenállás), ahogy az alábbiakban látható:

(3)

Hogyan kell kiszámítani a vezetőképességet?

A vezetőképesség kiszámítható az ellenállás, az áram, a feszültség és a vezetőképesség segítségével.

Egy adott áramköri elem esetében, amelynek ellenállása , határozzuk meg például a vezetőképesség értékét. Tudjuk

(4)

A megadott R értékének és a vezetőképesség értékének behelyettesítésével megkaphatjuk

A következő példa egy olyan elektromos áramkör, amelyben egy 5V-os bemenet 0,3A áramot generál egy vezeték hosszában. Ohm törvénye szerint V=IR, amelyből az ellenállás kiszámítható:

(5)

A vezetőképesség az ellenállás reciproka. Tehát,

(6)

(7)

Az i és v értékek behelyettesítésével a vezetőképesség értéke 0,06 Siemens

A vezetőképességből kiszámítható a vezetőképesség értéke. Tegyük fel, hogy adott egy r sugarú és L hosszúságú kerek keresztmetszetű huzal, amelynek ismert a huzal anyagának fajlagos ellenállása, a huzal G vezetőképessége meghatározható. A G és közötti összefüggés

(8)

ahol

Ha például van egy 0,001 méter sugarú és 0,1 méter hosszúságú vasrúd, számítsuk ki a rúd vezetőképességét. Tegyük fel, hogy a vas Siemens/m. A területet felhasználásával számoljuk ki -nek. További helyettesítést végezve a vezetőképesség 324 Siemensnek adódik.

Vezetőképesség

A vezetőképesség egy anyag energiaátviteli képességét jelöli, és egyike azon jellemző tulajdonságoknak, amelyeket az anyagok elektromágneses tulajdonságainak leírására használnak. Számszerűsíti az anyagnak az elektromos mező hatására az áramáramlásra gyakorolt hatását. Olyan anyagi tulajdonságként is értelmezik, amely meghatározza a vezető áram sűrűségét egy alkalmazott elektromos térre adott válaszként. Egy vezető vezetőképessége több tényezőtől függ, többek között az alakjától, méreteitől és az anyag vezetőképességnek nevezett tulajdonságától.

A vezetőképességet -ben fejezik ki, és méterenként Siemensben mérik. Az ellenállás ellentéte a vezetőképesség. Mivel az ellenállás az áramáramlás ellentéte, a vezetőképesség az az árammennyiség, amelyet egy anyag át tud vezetni. Például egy alacsony ellenállású anyag nagy vezetőképességű és fordítva. A vezetőképességet fajlagos vezetőképességnek is nevezik. A vezetőképességnek különböző típusai vannak, nevezetesen az elektromos, a termikus, az ionos és az akusztikus.

Vezetőképesség vs. vezetőképesség

Azt a mértéket, amellyel egy adott anyag vezeti az elektromosságot, vezetőképességnek nevezzük. Ezt úgy számítják ki, mint az anyagban lévő áramsűrűség és az áramáramlást előidéző elektromos tér hányadosát. Kiszámítja azt az energiamennyiséget, amely ténylegesen át tud mozogni egy rendszeren, mint az elektromos áramkörben. Egy tárgynak a hő, a hang vagy az elektromosság átvitelére való képességét nevezzük vezetőképességnek.

A vezetőképesség arról árulkodik, hogy egy tárgy milyen mértékben vezeti az elektromosságot, Siemens egységben kifejezve. Az átfolyó áram és a meglévő potenciálkülönbség hányadosaként mérik. A vezető méreteitől függ. A vezetőképesség az anyagon vagy anyagon keresztül átvitt energia mennyiségére utal.

Az elektromos vezetőképesség mérésének alkalmazásai

Az elektromos vezetőképesség és a mezőgazdaság

A talaj elektromos vezetőképességének ismerete rendkívül fontos a növények egészsége és növekedése szempontjából, ha a mezőgazdaságról van szó. A gazdálkodók, valamint a termelők gyakran foglalkoznak a talaj foszfátjainak, nitrátjainak, kalciumának és káliumának nyomon követésével, mivel ezek a tápanyagok elengedhetetlenek a növények sikeres növekedéséhez.

A talaj elektromos vezetőképességének (EC) ellenőrzése segít a termelőknek nyomon követni a talajban lévő összes tápanyagot. Az EC megmutatja a talajban lévő tápanyagok számát, és segít a termelőknek meghatározni, hogy a talajuknak több tápanyagra van-e szüksége, vagy túl sok tápanyag van benne. A talaj látszólagos elektromos vezetőképességének (EC) értékelésére szolgáló érzékelők használata módot nyújt e korlátok leküzdésére.

Elektromos vezetőképesség és vízkezelés

Az elektromos vezetőképesség (EC) fontos szerepet játszik a vízminőség különböző alkalmazásaiban. A szennyvíztisztításban az EC-t azért értékelik, hogy a kimenő szennyvíz sótartalma megegyezzen azzal a víztesttel, amelybe bevezetik. A rendkívül magas vagy alacsony sótartalmú víz kibocsátása kedvezőtlenül befolyásolhatja a vízi élővilág egészségét.

Elektromos vezetőképesség és galvanizáló fürdő

A vezetőképesség a galvanizált vizekre is hatással lehet, és gyakran ellenőrzik az olyan iparágakban, mint a repülőgépipar, az autóipar és az ékszeripar. A fém öblítőfürdőket arra is használják, hogy kivonják a maradék vegyszereket a galvanizált tárgyakból. Ilyenkor az ellenáramú öblítések segítenek mérsékelni a keletkező szennyvizet.

A galvanizálási folyamat vezetőképességének mérése ezen a ponton dönti el, hogy szükség van-e több vízre, és be kell-e öblíteni. A vezetőképesség mérése hasznos iparág-specifikus mérésekhez használható, mint például az összes oldott szilárd anyag (TDS) és a sótartalom

.