Kodėl laidumas yra svarbus?

Kas daug laiko praleidžia prie baseino, greitai sužino, kad žmonės paprastai yra labai susirūpinęs dėl to, kad šalia vandens yra elektriniai prietaisai - juo labiau, jei jie bus prijungti prie elektros tinklo į.

Iš tikrųjų tai pasakytina apie daugumą situacijų, kai šalia žinomų elektros srovės srautų yra pakankamas vandens rezervuaras. Vandens laidumo dėka, velniškas nusikaltimas „skrudintuvas vonioje“ yra kažkokia mėgstama klišė senosios mokyklos istorijose apie žmogžudystes ir paslaptis.

Čia esmė ne ta, kad galite sau pakenkti elektra, nors tai visada svarbu nepamiršti; tai, kad labiausiai budrūs suaugusieji ir šiuo klausimu vidurinės mokyklos vaikai žino, ar jie nemoka vandens ar bet kokios formos srovės, nesvarbu, ar jie žino fiziką, ar ne. (Tiesą sakant, kai kurios pernelyg atsargios idėjos išlieka, pavyzdžiui, mintis, kad greičiausiai patirsite šoką, jei paliesite plastikinį šviesos jungiklį, kai pirštai yra šlapi.)

Kol kas svarbiau yra klausimas, kaip bent „teka“ elektrakai kurieskysčių, kai bent jau

Reiškinys, žinomas kaip elektra, yra tikrai ne daugiau kaip judėjimaselektronaiper tam tikrą fizinę terpę ar medžiagą.

Jūs negalite galvoti apie orą kaip apie medžiagą, bet iš tikrųjų, oro, kuriame gausu įvairių molekulių, kurių nematote, kurių daug gali ir dalyvauja elektros sraute. Akivaizdu, kad nematote elektronų, taigi, jei tikite elektra, turėtumėte tikėti, kad stebėtinai maži daiktai vaidina didžiulį vaidmenį kasdienių medžiagų elgesyje!

Skirtingos medžiagos leidžia šį elektronų ir jų elektrinių krūvių praeiti skirtingu laipsniu, priklausomai nuo jų molekulinės ir atominės struktūros. Kuo mažiau susiduriama su kitais mažais daiktais, patiriant elektronų užtraukimą, tuo lengviau jie perduodami per nagrinėjamą medžiagą.

Bendroji srovės srauto lygtis yra

kurAšyra srovės srovė amperais,Vyra elektrinio potencialo skirtumas voltais ("įtampa") irRyra varža omais. Kaip greitai sužinosite, atsparumas yra susijęs su laidumu.

Laidumas arba formaliauelektros laidumasyra matematinis medžiagos gebėjimo praleisti elektrą matas. Ją žymi graikų raidė sigma(σ)o jos SI (metrinės sistemos) vienetas yrasiemens metrui (S / m)​.

• Siemens taip pat vadinamas amho, kuris „omas“ rašomas atgal. Tačiau šis terminas 20-ojo amžiaus pabaigoje nebebuvo naudojamas.

Laidumas yra tik matematinis abipusisatsparumas.Varža yra maža graikų raidė rho (ρ) ir matuojama omo metrais (Ωm), o tai reiškia, kad S / m taip pat galima apibūdinti kaip abipusį omo metrą (1 / Ωm arba Ωm).^-1). Išplėtus, jūs galite pamatyti, kad siemen yra abipusis omas. NuoAtliekantkažkas realiame pasaulyje yra priešingaspriešindamasistai yra fizinė prasmė.

Medžiagos laidumas yra būdinga tos medžiagos savybė ir nesusijusi su grandinės ar kitos sistemos surinkimo būdais, į kurį atsižvelgiama pagal „metrą“ siemens vienete. Tai yra susijusi su medžiagos, dažnai laido fizikos problemomis, susijusiomis su šiomis situacijomis, atsparumu išraiška

kurLyra ilgis, jei viela yra m irAjo skerspjūvio plotas m².

Kaip pažymėta, laidumas nepriklauso nuo eksperimentinio nustatymo ir yra tik atspindys, kaip tam tikra medžiaga (kieta, skysta ar dujinė) "yra". Kai kurios medžiagos natūraliai gamina stiprius laidininkus (taigi ir prastus rezistorius), o kiti gali silpnai arba visai neveikti elektra ir gaminti gerus rezistorius (arba izoliatoriai).

Naudodami elektros grandinę, galite manipuliuoti sąranka, kad galėtumėte gauti bet kokio lygio srovę, kuri jums patinka, atsižvelgiant į bet kokį jūsų pasipriešinimo elementų derinį. Štai kodėl skiriamas pasipriešinimasRir neturi vienetų ilgio; tai sistemos, o ne medžiagos savybių matas. Atitinkamai,laidumas(simbolizuotas laiškuGir matuojamas siemens) veikia taip pat. Bet paprastai tai yra patogiau naudotiRarbaρnei su juo eitiGarbaσ​.

Kaip analogiją laikykite tai, kad futbolo komandos treneris gali pakeisti atskirų žaidėjų jėgą ir greitį, tačiau galų gale kiekvienas futbolas egzistuojanti komanda turi tuos pačius esminius apribojimus: 11 žmonių žaidėjų, kurie skiriasi savo fizinėmis galimybėmis, bet turi tas pačias pagrindines savybes.

Labiausiai šokiruojantis dalykas, kurį sužinosite šiame straipsnyje (ir tai ne tik kalambūras, sąžiningas!), Yra tai, kad vanduo, griežtai tariant, yra baisus elektros laidininkas. Tai yra, grynas H₂O (vandenilis ir deguonis santykiu 2: 1) nevadina elektros.

Kaip jūs, be abejo, jau padarėte išvadą, tai reiškia, kad susidūrimas su tikrai grynu vandeniu iš esmės niekada nevyksta. Net laboratorijoje jonams (įkrautoms dalelėms) lengva „lįsti“ į vandenį, kuris buvo kondensuotas iš gryno garo, t.y., distiliuotas.

Vamzdžių ir tiesiogiai iš natūralių šaltinių esančiame vandenyje visada gausu priemaišų, tokių kaip mineralai, chemikalai ir įvairios ištirpusios medžiagos. Tai nebūtinai yra blogas dalykas, žinoma; Pavyzdžiui, visa ta druska vandenyno vandenyje šiek tiek palengvina plaukimą jūroje, jei tai jūsų žaidimas.

Kaip atsitinka, valgomoji druska (natrio chloridas arba NaCl) yra viena iš geriausiai žinomų medžiagų, kuri ištirpusi vandenyje gali apiplėšti jo izoliacines savybes.₂O.

Vandens laidumas JAV upėse svyruoja nuo 50 iki 1 500 µS / cm. Vidaus gėlo vandens srautai, leidžiantys žuvims klestėti, paprastai būna nuo 150 iki 500 µS / cm. Didesnis ar mažesnis laidumas gali reikšti, kad vanduo netinka tam tikroms žuvų ar makro bestuburių rūšims. Pramoniniai vandenys gali siekti 10 000 µS / cm.

Laidumas yra netiesioginis vandens srauto kokybės matas. Kiekvienas vandens kelias pasižymi santykinai pastoviu diapazonu, kurį galima naudoti kaip pagrindinį geriamojo vandens laidumo standartą. Reguliarūs laidumo vertinimai atliekami naudojant avandens laidumo matuoklis. Dideli laidumo pokyčiai gali reikšti, kad reikia valyti.

Šiame straipsnyje aiškiai kalbama apie elektros laidumą. Vis dėlto fizikoje jūs tikriausiai girdėsite apie šilumos laidumą, kuris yra šiek tiek kitoks, nes šiluma matuojama energija, o elektros energija, kuri gali suteikti energijos, nėra.

Medžiagos šilumos laidumo pokyčiai yra linkę lygiagrečiai keisti jo elektrinį laidumą, nors paprastai ne to paties masto. Viena iš įdomių medžiagų savybių yra ta, kad nors dauguma jų kaitinant tampa prastesniais laidininkais (kai dalelės greičiau šnypščia) ir greičiau kylant temperatūrai, jie labiau linkę „kištis“ į elektronus), tai nėra tiesa medžiagų, vadinamų puslaidininkiai.