Geleidingsvermogen: Wat is het? (Definitie, Eenheden & Formule)

Wat is Geleidingscoëfficiënt?

Geleidingscoëfficiënt (ook bekend als elektrische geleiding) wordt gedefinieerd als het vermogen van een stof om elektriciteit te geleiden. Geleidingscoëfficiënt is de maat voor het gemak waarmee elektrische stroom (d.w.z. stroom van lading) door een materiaal kan gaan. Geleiding is het omgekeerde (of reciproke) van elektrische weerstand, weergegeven als 1/R.

Voor een beter begrip van geleiding moet men zich de weerstand van een voorwerp herinneren. In kwalitatieve zin vertelt de weerstand ons hoe moeilijk het is voor een elektrische stroom om te passeren. De weerstand tussen twee punten kan in kwantitatieve zin worden gedefinieerd als het verschil in spanning dat nodig is om een stroomeenheid over de twee gespecificeerde punten te voeren.

De weerstand van een voorwerp wordt weergegeven als de verhouding tussen de spanning over iets en de stroom die er doorheen gaat. De weerstand wordt gemeten in Ohms. De geleiding van een component is een bepaling van hoe snel stroom in de component kan vloeien. De geleiding wordt gemeten in Siemens (S).

Geleidingformule en meeteenheden

In de elektronica is de geleiding een maat voor de stroom die bij een gegeven spanning door een circuitapparaat wordt opgewekt. Gewoonlijk aangeduid met de letter G, is geleiding de wederkerige weerstand, R. Om de formule te definiëren, moeten wij de wet van Ohm toepassen die stelt dat waaruit R kan worden berekend als

(1)

Het woord geleidbaarheid is het tegendeel van deze uitdrukking. Het wordt uitgedrukt als de verhouding tussen stroom en spanning.

(2)

Geleidbaarheid wordt uitgedrukt als G en de meeteenheid was “mho”. Later, na een paar jaar, vervingen onderzoekers de eenheid door “Siemens”, die werd aangeduid met de letter S. Wanneer we kijken naar weerstand versus geleiding – geleiding is het omgekeerde van weerstand (d.w.z. 1/weerstand), zoals hieronder getoond:

(3)

Hoe geleiding te berekenen?

Geleiding kan worden berekend met behulp van de weerstand, stroom, spanning en geleidbaarheid.

Voor bijvoorbeeld een bepaald circuitelement dat een weerstand heeft van , bepaalt u de waarde van de geleiding. We weten

(4)

Op substitutie van de waarde van gegeven R en waarde van geleiding kan worden verkregen als

Het volgende voorbeeld is een elektrische schakeling, waarin een 5V input een stroom van 0,3A genereert in een lengte draad. Volgens de wet van Ohm is V=IR, waaruit de weerstand kan worden berekend als

(5)

De geleiding is de reciproke van de weerstand. Dus,

(6)

(7)

Door de waarden van i en v te substitueren, kan men de waarde van conductantie afleiden als 0,06 Siemens

Conductantie kan worden berekend uit geleidbaarheid. Stel dat een draad met een ronde doorsnede van straal r en lengte L wordt gegeven met bekende weerstandswaarde van het draadmateriaal, dan kan de geleidbaarheid G van de draad worden bepaald. Het verband tussen G en is

(8)

waar

Bij voorbeeld, als er een ijzeren staaf is met een straal van 0,001 meter en lengte 0,1 meter, bereken dan de geleiding van die staaf. Neem aan dat van ijzer Siemens/m is. De oppervlakte wordt berekend met als . Bij een verdere substitutie blijkt de geleiding 324 Siemens te bedragen.

Geleidingsvermogen

Geleidingsvermogen is het vermogen van een materiaal om energie over te dragen en is een van de karakteristieke eigenschappen die wordt gebruikt om de elektromagnetische eigenschappen van materialen te beschrijven. Het kwantificeert het effect van materie op de stroomsterkte in reactie op een elektrisch veld. Zij wordt ook opgevat als een materiaaleigenschap die de dichtheid bepaalt van de geleidende stroom als reactie op een toegepast elektrisch veld. De geleiding van een geleider hangt af van verschillende factoren, waaronder de vorm, de afmetingen en de eigenschap van het materiaal, die de geleidbaarheid wordt genoemd.

Geleidbaarheid wordt uitgedrukt als en gemeten als Siemens per meter. Het tegengestelde van weerstand is geleidingsvermogen. Aangezien weerstand het tegengestelde is van de stroom, is geleidbaarheid de hoeveelheid stroom die een materiaal kan doorvoeren. Een materiaal met een lage weerstand is bijvoorbeeld zeer geleidend en omgekeerd. Geleidingsvermogen is ook bekend als specifieke geleiding. Er zijn verschillende soorten geleidingsvermogen, namelijk elektrisch, thermisch, ionisch en akoestisch.

Geleidingsvermogen vs. geleiding

De mate waarin een bepaald materiaal elektriciteit geleidt, wordt geleidingsvermogen genoemd. Het wordt berekend als de verhouding van de stroomdichtheid in het materiaal tot het elektrische veld dat de stroom veroorzaakt. Het berekent de hoeveelheid energie die zich daadwerkelijk door een systeem kan bewegen, zoals in de elektrische stroomkring. Het vermogen van een voorwerp om warmte, geluid of elektriciteit over te brengen wordt geleidbaarheid genoemd.

Geleidbaarheid geeft aan in welke mate een voorwerp elektriciteit geleidt, uitgedrukt in eenheden van Siemens. Zij wordt gemeten als de verhouding van de stroom die vloeit tot het bestaande potentiaalverschil. Het hangt af van de afmetingen van de geleider. Geleidbaarheid verwijst naar de hoeveelheid energie die door een materiaal of substantie wordt doorgegeven.

Toepassingen van elektrische geleidbaarheidsmeting

Elektrische geleidbaarheid en landbouw

Het kennen van de elektrische geleidbaarheid van de bodem is uiterst belangrijk voor de gezondheid en groei van gewassen als het gaat om de landbouwindustrie. Boeren en telers houden zich vaak bezig met het controleren van fosfaten, nitraten, calcium en kalium in de bodem, omdat deze voedingsstoffen essentieel zijn voor een succesvolle plantengroei.

Het controleren van de elektrische geleidbaarheid (EC) van de bodem zal telers helpen bij het bijhouden van alle voedingsstoffen in hun bodem. EC kan het aantal voedingsstoffen in de bodem aangeven en telers helpen bepalen of hun bodem meer voedingsstoffen nodig heeft of dat er te veel voedingsstoffen zijn. Het gebruik van sensoren voor de beoordeling van de schijnbare elektrische geleidbaarheid (EC) van de bodem biedt een manier om deze beperkingen te overwinnen.

Elektrisch geleidingsvermogen en waterbehandeling

Elektrisch geleidingsvermogen (EC) speelt een belangrijke rol bij verschillende toepassingen van de waterkwaliteit. Bij de behandeling van afvalwater wordt de EC beoordeeld om ervoor te zorgen dat het zoutgehalte van het afgevoerde afvalwater gelijk is aan dat van het waterlichaam waarin het wordt geloosd. Het vrijkomen van water met een extreem hoog of laag zoutgehalte kan de gezondheid van het aquatisch leven nadelig beïnvloeden.

Elektrisch geleidingsvermogen en galvaniseerbad

Geleidingsvermogen kan ook van invloed zijn op gegalvaniseerd water en is een veel voorkomende controle in industrieën zoals lucht- en ruimtevaart, automobielindustrie en juwelen. Metaalspoelbaden worden ook gebruikt om restchemicaliën uit gegalvaniseerde voorwerpen te halen. Wanneer dit gebeurt, helpen tegenstroomspoelingen het geproduceerde afvalwater te verminderen.

Meting van de geleidbaarheid van het platingproces op dit punt beslist of er meer water nodig is en moet worden doorgespoeld. Metingen van de geleidbaarheid kunnen worden gebruikt om nuttige industriespecifieke metingen te verrichten, zoals totaal opgeloste vaste stoffen (TDS) en zoutgehalte