Курс общей физики, Т.3
Курс общей физики, Т.3
ОглавлениеПРЕДИСЛОВИЕМЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ЧАСТЬ 1. КВАНТОВАЯ ОПТИКА § 1. Тепловое излучение и люминесценция § 2. Закон Кирхгофа § 3. Равновесная плотность энергии излучения § 4. Закон Стефана — Больцмана и закон Вина § 5. Стоячие волны в пространстве трех измерений § 6. Формула Рэлея — Джинса § 7. Формула Планка ГЛАВА II. ФОТОНЫ § 8. Тормозное рентгеновское излучение § 9. Фотоэффект § 10. Опыт Боте. Фотоны § 11. Эффект Комптона ЧАСТЬ 2. АТОМНАЯ ФИЗИКА § 12. Закономерности в атомных спектрах § 13. Модель атома Томсона § 14. Опыты по рассеянию а-частиц. Ядерная модель атома § 15. Постулаты Бора. Опыт Франка и Герца § 16. Правило квантования круговых орбит § 17. Элементарная боровская теория водородного атома ГЛАВА IV. ЭЛЕМЕНТЫ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ § 18. Гипотеза де-Бройля. Волновые свойства вещества § 19. Необычные свойства микрочастиц § 20.  Принцип неопределенности§ 21. Уравнение Шрёдингера § 22. Смысл пси-функции § 23. Квантование энергии § 24. Квантование момента импульса § 25. Принцип суперпозиции § 26. Прохождение частиц через потенциальный барьер § 27. Гармонический осциллятор ГЛАВА V. ФИЗИКА АТОМОВ И МОЛЕКУЛ § 28. Атом водорода § 29. Спектры щелочных металлов § 30. Ширина спектральных линий § 31. Мультиплетность спектров и спин электрона § 32. Результирующий механический момент многоэлектронного атома § 33. Магнитный момент атома § 34. Эффект Зеемана § 35. Электронный парамагнитный резонанс § 36. Принцип Паули. Распределение электронов по энергетическим уровням атома § 37. Периодическая система элементов Менделеева § 38. Рентгеновские спектры § 39. Энергия молекулы § 40. Молекулярные спектры § 42. Вынужденное излучение § 43. Лазеры § 44. Нелинейная оптика ЧАСТЬ 3. ФИЗИКА ТВЕРДОГО ТЕЛА § 45. Кристаллическая решетка. Индексы Миллера§ 46. Теплоемкость кристаллов. Теория Эйнштейна § 47. Колебания систем с большим числом степеней свободы § 48. Теория Дебая § 49. Фононы § 50. Эффект Мёссбауэра ГЛАВА VII. ЗОННАЯ ТЕОРИЯ ТВЕРДЫХ ТЕЛ § 51. Квантовая теория свободных электронов в металле § 52. Распределение Ферми — Дирака § 53. Энергетические зоны в кристаллах § 54. Динамика электронов в кристаллической решетке ГЛАВА VIII. ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ МЕТАЛЛОВ И ПОЛУПРОВОДНИКОВ § 55. Электропроводность металлов § 56. Сверхпроводимость § 57. Полупроводники § 58. Собственная проводимость полупроводников § 59. Примесная проводимость полупроводников ГЛАВА IX. КОНТАКТНЫЕ И ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ § 60. Работа выхода § 61. Термоэлектронная эмиссия. Электронные лампы § 62. Контактная разность потенциалов § 63. Термоэлектрические явления § 64. Полупроводниковые диоды и триоды § 65. Внутренний фотоэффект ЧАСТЬ 4. ФИЗИКА АТОМНОГО ЯДРА И ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ§ 66. Состав и характеристики атомного ядра § 67. Масса и энергия связи ядра § 68. Модели атомного ядра § 69. Ядерные силы § 70. Радиоактивность § 71. Ядерные реакции § 72. Деление ядер § 73. Термоядерные реакции ГЛАВА XI. ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ § 74. Виды взаимодействий и классы элементарных частиц § 75. Методы регистрации элементарных частиц § 76. Космические лучи § 77. Частицы и античастицы § 78. Изотопический спин § 79. Странные частицы § 80. Несохранение четности в слабых взаимодействиях § 81. Нейтрино § 82. Систематика элементарных частиц § 83. Кварки § 84. Великое объединение ПРИЛОЖЕНИЯ I. ГРАВИТАЦИОННОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ |
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| eKhNUIR >
View Statistics Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Что такое проводимость? Электропроводность металлов, воды и других материалов.
Что такое проводимость? Электропроводность металлов, воды и других материалов.
2022-03-21
Электропроводность — это мера способности материала проводить электрический ток. Электропроводность также известна как удельная проводимость. Электропроводность – это внутреннее свойство материала.
Электропроводность и ее единицы
Электропроводность обозначается символом σ и имеет единицы СИ сименс на метр. Блок назван в честь Вернера Сименса, известного конструктора и изобретателя в области электротехники.
Формула проводимости: :
где:
σ – удельная проводимость
ρ – удельное сопротивление
В случае водных растворов проводимость часто указывается как удельная проводимость, которая является мерой по сравнению с чистой водой при 25°C. Электропроводность питьевой воды будет иметь другое значение.
Связь между электропроводностью и удельным сопротивлением
Электропроводность является обратной величиной удельного сопротивления. Единицей удельного электрического сопротивления в системе СИ является ом-метр (Ом⋅м). 1 Ом·м определяется как единица удельного сопротивления проводника длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 м². Удельное сопротивление – это величина, характеризующая данный материал. Однако на его размер влияет температура. Удельное сопротивление обычно обозначается греческой буквой ρ (ро). Следует подчеркнуть, что удельное сопротивление и сопротивление — это два разных понятия, хотя и тесно связанных между собой. Поэтому не путайте термины удельное сопротивление (удельное сопротивление) и сопротивление (электрическое сопротивление).
Связь между сопротивлением и удельным сопротивлением определяется по следующей формуле:
где:
ϱ – удельное сопротивление (удельное сопротивление) [1Ом⋅м]
R – сопротивление (электрическое сопротивление) [Ом]
S – площадь поперечного сечения материала [м²] l – длина рассматриваемого материала [м]
Эта формула применяется к материалам, удовлетворяющим закону Ома.
Твердые тела можно разделить на три группы:
- металлы, которые являются очень хорошими проводниками (удельное сопротивление 10 −8 Ом·м),
- полупроводники (10 −6 Ом·м)* и изоляторы (10 10 – 10 16 Ом·м).
Электропроводность металлического проводника постепенно увеличивается по мере снижения температуры. Ниже критической температуры сопротивление в сверхпроводниках падает до нуля. Таким образом, электрический ток через петлю из сверхпроводящего провода может сохраняться бесконечно долго без источника питания. В электролитах движутся целые ионы, неся свой суммарный электрический заряд. В растворах электролитов концентрация ионов является ключевым фактором проводимости материала.
Электропроводность металлов и других материалов
Металлы и плазма являются примерами материалов с высокой электропроводностью. Элемент, который является лучшим проводником электричества, — это серебро. Электрические изоляторы, такие как стекло и чистая вода, имеют плохую электропроводность. Большинство неметаллов являются плохими проводниками тепла и электричества. Электропроводность полупроводников занимает промежуточное положение между диэлектриками и проводниками.
Примеры превосходных проводников: серебро, медь, золото, алюминий, цинк, никель и латунь.
Примеры плохих электрических проводников включают, например, резину, стекло, пластмассу, сухую древесину, алмаз или воздух. В проводниках это движение свободных электронов, в полупроводниках — электронов и дырок, в электролитах — ионов, а в ионизированных газах — ионов и электронов. Электропроводность в металлах является результатом движения электрически заряженных частиц. Атомы металлических элементов характеризуются наличием валентных электронов, представляющих собой электроны внешней оболочки атома, которые могут свободно перемещаться. Именно эти «свободные электроны» позволяют металлам проводить электрический ток.
Факторы, влияющие на электрическую проводимость
Температура: Изменение температуры серебра или другого проводника влияет на его проводимость. Как правило, повышение температуры вызывает тепловое возбуждение атомов и снижает проводимость при одновременном увеличении удельного сопротивления. Зависимость линейна, но нарушается при низких температурах.
Примеси: Примеси снижают проводимость. Окисленное серебро не является таким хорошим проводником, как чистое серебро. Примеси препятствуют потоку электронов. Структура и кристаллические фазы: если в материале присутствуют разные фазы, проводимость на границе раздела фаз будет немного медленнее и может отличаться от одной структуры к другой. Способ обработки материала может повлиять на то, насколько хорошо он проводит электричество.
Электромагнитные поля: Проводники генерируют свои электромагнитные поля, когда через них проходит электричество с магнитным полем, перпендикулярным электрическому полю. Генерация внешних электромагнитных полей может замедлить ток.
Частота: Частота сигнала переменного тока — это количество циклов в одну секунду (измеряется в Герцах). Выше определенного уровня высокая частота может привести к тому, что ток будет течь вокруг проводника, а не через него (скин-эффект). Поскольку нет колебаний и, следовательно, нет частоты, скин-эффект не возникает при постоянном токе.
Проводимость других веществ
Ученые изучают проводимость очень разных веществ для самых разных целей. В 2007 году группа исследователей из Университета штата Огайо изучила электрическую проводимость шести различных свежих фруктов (красное яблоко, золотое яблоко, персик, груша, ананас и клубника) и нескольких различных нарезок трех видов мяса (курица, свинина, и говядина) при температуре от 25 до 140°C. Во всех случаях электропроводность увеличивалась линейно с температурой. В целом, фрукты были менее электропроводны, чем образцы мяса. Среди фруктов персик и клубника обладали большей проводимостью, чем яблоки, груши и ананасы. Измерения электропроводности мясных отрубов показали, что постное мясо обладает гораздо большей электропроводностью, чем жир. Это интересно, потому что один из самых известных экспериментов с электроникой для детей включает в себя изготовление батареек из фруктов; и, как вы можете видеть, тип используемых фруктов также может играть роль в этом эксперименте. Электропроводность также используется как параметр при изучении других явлений, например, электропроводность океана является фундаментальным параметром в электродинамике Земной системы.
Вас интересует электроника? Посетите Tech Master Event
Если вы делаете первые шаги в мире электроники и создаете свои первые руки, Tech Master Event — это услуга, которую вы ищете. Вы можете размещать на платформе собственные проекты и искать вдохновение в работах других.
Tech Master Event — это также место, где вы найдете множество соревнований для молодых инженеров-электронщиков со всего мира.
[Посетить мероприятие Tech Master](https://techmasterevent. com «» target=»_blank» «» target=»_blank»){.cs-btn-primary}
Поделитесь этой статьей
Влияет ли температура на проводимость? | Atlas Scientific
Температура влияет на проводимость растворов и металлов из-за ее влияния на вязкость растворов и природу ионов. При изменении температуры меняется и проводимость; неизменность проводимости увеличивается при повышении температуры.
Электропроводность (EC) измеряет способность материала передавать электрический ток на определенное расстояние, обычно используется в аквакультуре, гидропонике и пресноводных системах для контроля количества питательных веществ, солей или примесей в воде.
Уровни проводимости зависят от подвижности ионов, валентности ионов и температуры. Поэтому важно измерять температуру и электропроводность, так как электропроводность в значительной степени зависит от температуры. Эта зависимость обычно выражается как «относительное изменение на градус Цельсия» при данной температуре, обычно отображаемое как %/°C (при 25°C). Это известно как температурный коэффициент.
В зависимости от материала или раствора температурный коэффициент может быть отрицательным или положительным, а при очень низких температурах может проявляться сверхпроводимость. Когда возникает сверхпроводимость, сверхпроводники пропускают электричество с очень небольшим электрическим сопротивлением.
Влияние температуры на проводимостьПри повышении температуры в растворе вязкость уменьшается, и происходит увеличение подвижности ионов, поэтому вязкость растворов и природа ионов напрямую влияют на проводимость металлов и растворов. Повышение температуры в растворе также может вызвать увеличение концентрации ионов за счет диссоциации молекул.
Чтобы понять, какое влияние оказывает температура на проводимость, мы должны рассмотреть температурный коэффициент вариации, также известный как температурная компенсация. Это скорость увеличения проводимости раствора при повышении температуры, выраженная в процентах (%).
Температурный коэффициент вариации зависит от типа раствора, некоторые примеры можно увидеть в таблице ниже:0014 °C shown at 25 °C )
Температурная компенсация обычно рассчитывается автоматически с помощью термистора, встроенного в зонд проводимости. Если температура не компенсируется при измерении электропроводности, результаты не будут надежными, особенно если температура далека от 25 °C.
Как температура влияет на проводимость полупроводников и металлов? Электропроводность полупроводников увеличивается с повышением температуры. При повышении температуры электроны могут переходить из валентной зоны в зону проводимости полупроводника.
При повышении температуры в металлах положительные ионы внутри металлического проводника сильнее вибрируют, а тепловая скорость электронов увеличивается, что приводит к увеличению сопротивления, поэтому наблюдается снижение проводимости металла.
Чтобы понять, почему электропроводность металлов уменьшается при повышении температуры, а электропроводность полупроводников увеличивается, важно понимать структурные различия между металлами и полупроводниками на атомном уровне.
Металлы содержат свободные электроны, которые могут менять положение, чтобы в них протекал ток. Однако в полупроводниках меньше свободных электронов, потому что они имеют более высокий ядерный заряд по сравнению с проводящими металлами. Вот почему их называют полупроводниками, так как они лишь частично проводят электричество.
Какое влияние оказывает температура на теплопроводность жидкостей? При повышении температуры в жидкостях увеличивается и молекулярное движение, что препятствует переносу тепла через жидкость. Поэтому при повышении температуры теплопроводность жидкости уменьшается, так как жидкость расширяется и молекулы отдаляются друг от друга.
Датчики проводимости и схемы измеряют проводимость путем приложения напряжения между двумя электродами внутри датчика. Датчики не только измеряют проводимость, но также могут сообщать значение проводимости с температурной компенсацией, обычно измеряемое в единицах мкСм/см.
При использовании датчика проводимости лучше иметь датчик температуры во время калибровки, чтобы убедиться, что температура раствора близка к 25 °C, поскольку проводимость зависит от температуры. Это повышает важность обязательной калибровки зонда проводимости перед измерением, поскольку небольшие изменения температуры могут оказать заметное влияние на показания проводимости.
Заключение Температура оказывает значительное влияние на показания проводимости. В критически важных приложениях важно, чтобы измерения электропроводности выполнялись с эталонной температурой, чтобы обеспечить высокую точность измерений.