Зашто је проводљивост важна?

Свако ко проводи много времена око базена брзо открива да су људи углавном врло забринут због електричних уређаја у близини воде - тим више ако се случајно прикључе у.

То је заправо тачно у већини ситуација када постоји довољан резервоар воде било где у близини познатих токова електричне струје. Захваљујући проводљивости воде, ђаволски злочин „тостер у кади“ нешто је од вољеног клишеа у олд-сцхоол, мистериозним причама.

Поента овде није у томе да се можете повредити електричном енергијом, иако је то увек неопходно имати на уму; то је да већина најопазљивијих одраслих и, што се тога тиче деце средње школе, зна да се клони мешања воде са струјом у било ком облику без обзира да ли знају физику или не. (У ствари, и даље постоје неке превише опрезне идеје, попут идеје да ћете вероватно доживети шок ако додирнете пластични прекидач за светло када су вам прсти мокри.)

Засад је важније питање како барем „тече“ електрична енергијанекитечности када је најмањенекичврсте материје могу да га садрже. Да ли је само вода та која у интеракцији са електричном енергијом на овај начин? Шта је са проливеним млеком или соком? И уопштеније, која својства материје доприносе њеној вредности

Феномен познат као електрична енергија заправо није ништа више од кретањаелектроникроз неку врсту физичког медија или материјала.

Можда не мислите о ваздуху као о материјалу, али заправо о ваздуху богатом разним молекулима које не можете видети, а многи од њих могу и учествују у електричном протоку. Очигледно не можете да видите електроне, па ако верујете у електричну енергију, требало би да верујете да запањујуће ситне ствари играју велику улогу у понашању свакодневних материјала!

Различити материјали омогућавају овај пролазак електрона - а са њима и њихови електрични набоји - у различитом степену, у зависности од њихове појединачне молекуларне и атомске структуре. Што је мање судара са другим сићушним објектима искусних затварачима електрона, то се они лакше преносе кроз дотичну материју.

Општа једначина за проток струје је

гдеЈапроток струје у амперима,В.је разлика електричног потенцијала у волтима ("напон") иР.је отпор у ома. Отпор је повезан са проводљивошћу, као што ћете ускоро научити.

Проводљивост, или формалнијеелектрична проводљивост, је математичка мера способности материјала да проводи електричну енергију. Представљено је грчким словом сигма(σ)а његова јединица СИ (метрички систем) јесиеменс по метру (С / м)​.

• Сијемен се назива и амхо, што је „охм“ написано уназад. Овај термин је, међутим, испао из уобичајене употребе крајем 20. века.

Проводљивост је само математичка реципрочна вредностотпорност.Отпорност је представљена малим грчким словом рхо (ρ) и мери се у охм-метрима (Ωм), што значи да се С / м може описати и као реципрочни охм-метар (1 / Ωм или Ωм^-1). У продужетку можете видети да је сиемен реципрочна вредност ома. Одспровођењенешто у стварном свету је супротно ододупирањењегово пролазак, ово има физички смисао.

Проводљивост материјала је суштинско својство тог материјала и није повезана са начином на који се саставља коло или други систем, што се обрачунава са "по метру" у сиеменс јединици. Изразом је повезан са отпором материјала, често жице у физичким проблемима који укључују ове ситуације

гдеЛје дужина ако је жица у м иА.његова површина попречног пресека у м².

Као што је напоменуто, проводљивост не зависи од експерименталне поставке и само је одраз тога како је дати материјал (чврст, течан или гасовит). Неки материјали природно праве јаке проводнике (а самим тим и лоше отпорнике) док други могу слабо или никако проводити електричну енергију и праве добре отпорнике (или електричне изолатори).

Помоћу електричног круга можете манипулисати поставком тако да можете добити било који ниво струје који волите с обзиром на било коју комбинацију отпорних елемената које укључите. Због тога се одређује отпорР.и нема дужину у својим јединицама; то је мера својстава система, а не својства материјала. Према томе,проводљивост(симболизовано словомГ.а мерено у сиеменима) делује на исти начин. Али обично је погодније за употребуР.илиρнего што треба ићиГ.илиσ​.

Као аналогију, узмите у обзир да тренер фудбалског тима може променити снагу и брзину својих појединачних играча, али на крају, сваки фудбал постојећи тим има иста суштинска ограничења: 11 људских играча у страну, различитих физичких могућности, али имају исте основне својства.

Најшокантнија ствар коју ћете научити у овом чланку (и то није само игра речи, искрено!) Је да је вода, строго говорећи, ужасан проводник електричне енергије. То ће рећи, чисти Х.₂О (водоник и кисеоник у омјеру 2: 1) не проводе струју.

Као што сте несумњиво већ закључили, то значи да је сусрет са заиста чистом водом нешто што се у суштини никада не дешава. Чак и у лабораторијским условима, јони (наелектрисане честице) се лако „ушуњају“ у воду која је кондензована из чисте паре, тј. Дестилована.

Вода из цеви и директно из природних извора увек је богата нечистоћама попут минерала, хемикалија и разних растворених супстанци. Ово није нужно лоше, наравно; сва та сол у океанској води, на пример, мало олакшава плутање у мору ако је то ваша игра.

Као што је случај, кухињска со (натријум хлорид или НаЦл) једна је од познатијих супстанци која може отуђити воду од изолационих својстава када се раствори у Х₂О.

Проводљивост воде у америчким рекама широко се креће, од око 50 до 1.500 µС / цм. Унутрашњи слатководни токови који омогућавају рибама да напредују имају тенденцију између 150 и 500 µС / цм. Већа или мања проводљивост може указивати на то да вода није погодна за одређене врсте риба или макроинвертебрата. Индустријске воде могу се кретати и до 10 000 µС / цм.

Проводљивост је индиректна мера, на пример, квалитета воде у току. Сваки пловни пут може се похвалити релативно константним дометом који се може користити као основни стандард проводљивости пијаће воде. Редовне процене проводљивости урађене помоћу амерач проводљивости воде. Велике промене у проводљивости могле би указати на потребу за напорима за чишћење.

Овај чланак јасно говори о електричној проводљивости. Међутим, у физици ћете вероватно чути за проводљивост топлоте, која је мало другачија јер се топлота мери енергијом, док електрична енергија која може да даје енергију није.

Промене у топлотној проводљивости материјала теже паралелним променама у његовој електричној проводљивости, мада не обично на истој скали. Једно занимљиво својство материјала је да док већина њих постаје лошији проводник док се загрева (јер честице брже звижде и брже како се температура пење, већа је вероватноћа да ће „ометати“ електроне), то не важи за класу материјала тзв. полупроводници.