İletkenlik Neden Önemlidir?

Bir yüzme havuzunun etrafında çok zaman geçiren biri, insanların genellikle çok Suyun yakınında elektrikli cihazların bulunmasından endişe duyuyorlar - takılırlarsa daha da çok içinde.

Bu, aslında, bilinen elektrik akımı akışlarına yakın herhangi bir yerde yeterli bir su rezervuarının bulunduğu çoğu durum için geçerlidir. Suyun iletkenliği sayesinde, şeytani "küvette ekmek kızartma makinesi" suçu, eski usul cinayet-gizem hikayelerinde sevilen bir klişedir.

Buradaki nokta, elektrikle kendinize zarar verebileceğiniz değil, bunu akılda tutmak her zaman hayati önem taşır; çoğu uyanık yetişkinler ve hatta ortaokul çocukları, fizik bilseler de bilmeseler de suyu herhangi bir biçimde su ile karıştırmaktan kaçınmayı bilirler. (Aslında, parmaklarınız ıslakken plastik bir ışık anahtarına dokunursanız büyük olasılıkla şok alacağınız fikri gibi aşırı temkinli bazı fikirler devam ediyor.)

Şu an için daha önemli olan, elektriğin en azından nasıl "aktığı" sorusudur.birazsıvılar en azındanbirazkatılar onu içerebilir. Bu şekilde elektrikle etkileşime giren sadece su mu? Peki ya dökülen süt veya meyve suyu? Ve daha genel olarak, maddenin hangi özellikleri onun değerine katkıda bulunur?

Elektrik olarak bilinen olgu, gerçekte, elektrik enerjisinin hareketinden başka bir şey değildir.elektronlarbir tür fiziksel ortam veya malzeme aracılığıyla.

Havayı bir malzeme olarak düşünmeyebilirsiniz, ama aslında, göremediğiniz çeşitli moleküller açısından zengin hava, birçoğu elektrik akışına katılabilir ve katılır. Açıkça elektronları göremiyorsunuz, bu yüzden elektriğe inanıyorsanız, şaşırtıcı derecede küçük şeylerin günlük malzemelerin davranışında büyük bir rol oynadığına inanmalısınız!

Farklı malzemeler, bireysel moleküler ve atomik yapılarına bağlı olarak elektronların ve onlarla birlikte elektrik yüklerinin farklı derecelerde geçişine izin verir. Elektronları sıkıştırarak diğer küçük nesnelerle ne kadar az çarpışma olursa, söz konusu madde aracılığıyla o kadar kolay iletilirler.

Akım akışı için genel denklem

neredebenamper cinsinden akım akışıdır,Vvolt ("voltaj") cinsinden elektriksel potansiyel farkıdır ve$ohm cinsinden dirençtir. Direnç, yakında öğreneceğiniz gibi, iletkenlik ile ilgilidir.

İletkenlik veya daha resmi olarakelektriksel iletkenlik, bir malzemenin elektriği iletme yeteneğinin matematiksel bir ölçüsüdür. Yunan harfi sigma ile temsil edilir(σ)ve SI (metrik sistem) birimimetre başına siemens (S/m)​.

• siemens ayrıca denirmho, "ohm" geriye doğru yazıldığından. Ancak bu terim, 20. yüzyılın sonunda yaygın kullanımdan düşmüştü.

İletkenlik, sadece matematiksel olarakdirenç.Direnç, küçük Yunan harfi rho (ρ) ile temsil edilir ve ohm-metre (Ωm) olarak ölçülür; bu, S/m'nin karşılıklı bir ohm-metre (1/Ωm veya Ωm) olarak da tanımlanabileceği anlamına gelir^-1). Uzantı olarak, bir siemen'in bir ohm'un tersi olduğunu görebilirsiniz. Dan beriiletkengerçek dünyada bir şey bunun tam tersidirenmekgeçişi, bu fiziksel bir anlam ifade ediyor.

Bir malzemenin iletkenliği, o malzemenin kendine özgü bir özelliğidir ve bir devrenin veya başka bir sistemin nasıl monte edildiğiyle ilgisi yoktur; bu, siemens birimindeki "metre başına" ile açıklanır. Bu durumları içeren fizik problemlerinde genellikle bir tel olan bir malzemenin direnci ile ilgilidir.

neredeLtelin m cinsinden uzunluğu vebirm cinsinden kesit alanı².

Belirtildiği gibi, iletkenlik deneysel düzeneğe bağlı değildir ve yalnızca belirli bir malzemenin (katı, sıvı veya gaz) nasıl "olduğunun" bir yansımasıdır. Bazı malzemeler doğal olarak güçlü iletkenler (ve dolayısıyla zayıf dirençler) oluştururken, diğerleri elektriği zayıf iletebilir veya hiç iletemez ve iyi dirençler (veya elektrik izolatörler).

Bir elektrik devresi ile, dahil ettiğiniz direnç elemanları kombinasyonu ne olursa olsun, istediğiniz düzeyde akım elde edebilmeniz için kurulumu değiştirebilirsiniz. Bu yüzden direnç belirlenir$ve birimlerinde uzunluk yoktur; bir malzemenin değil, bir sistemin özelliklerinin bir ölçüsüdür. Buna göre,iletkenlik(harf ile sembolize edilirGve siemens cinsinden ölçülür) aynı şekilde çalışır. Ama normalde kullanımı daha uygun$veyaρonunla gitmekten dahaGveyaσ​.

Bir benzetme olarak, bir futbol takımının teknik direktörünün bireysel oyuncularının gücünü ve hızını değiştirebileceğini düşünün, ama sonuçta her futbol Var olan takım aynı temel kısıtlamalara sahiptir: Bir tarafta 11 insan oyuncu, fiziksel yetenekleri farklıdır ancak aynı temel özelliklere sahiptir. özellikleri.

Bu makalede öğreneceğiniz en şok edici şey (ve bu sadece bir kelime oyunu değil, dürüst!), Suyun, kesinlikle konuşursak, korkunç bir elektrik iletkeni olduğudur. Yani saf H₂O (2:1 oranında hidrojen ve oksijen) elektriği iletmez.

Daha önce de sonuca vardığınıza şüpheniz olmasın, bu, gerçekten saf suyla karşılaşmanın aslında hiçbir zaman gerçekleşmeyecek bir şey olduğu anlamına gelir. Laboratuar ortamında bile iyonların (yüklü parçacıklar) saf buhardan, yani damıtılmış sudan yoğunlaştırılmış suya "sızması" kolaydır.

Borulardan ve doğrudan doğal kaynaklardan gelen su, mineraller, kimyasallar ve çeşitli çözünmüş maddeler gibi safsızlıklar açısından her zaman zengindir. Bu elbette kötü bir şey değil; Örneğin, okyanus suyundaki tüm bu tuz, oyunun buysa denizde yüzmeyi biraz daha kolaylaştırır.

Olduğu gibi, sofra tuzu (sodyum klorür veya NaCl), H içinde çözündüğünde suyun yalıtım özelliklerini azaltabilen daha iyi bilinen maddelerden biridir.₂Ö.

ABD nehirlerindeki suyun iletkenliği, yaklaşık 50 ila 1.500 µS/cm arasında geniş bir aralıkta değişmektedir. Balıkların gelişmesine izin veren iç tatlı su akışları, 150 ile 500 µS/cm arasında olma eğilimindedir. Daha yüksek veya daha düşük iletkenlik, suyun belirli balık türleri veya makroomurgasızlar için uygun olmadığını gösterebilir. Endüstriyel sular 10.000 µS/cm'ye kadar çıkabilir.

İletkenlik, örneğin akış suyu kalitesinin dolaylı bir ölçüsüdür. Her su yolu, içme suyu standardının temel iletkenliği olarak kullanılabilecek nispeten sabit bir aralığa sahiptir. kullanılarak yapılan düzenli iletkenlik değerlendirmelerisu iletkenlik ölçer. İletkenlikteki büyük değişiklikler, bir temizleme çabası ihtiyacını işaret edebilir.

Bu makale açıkça elektriksel iletkenlik hakkındadır. Yine de fizikte, ısı iletimi hakkında bir şeyler duymanız muhtemeldir, bu biraz farklıdır çünkü ısı enerji ile ölçülürken, enerji sağlayabilen elektrik değildir.

Bir malzemenin ısıl iletkenliğindeki değişiklikler, genellikle aynı ölçekte olmasa da, elektrik iletkenliğindeki paralel değişikliklere eğilim gösterir. Malzemelerin ilginç bir özelliği, çoğu ısıtıldıkça daha zayıf iletkenler haline gelirken (parçacıklar daha hızlı hareket ettiğinden) ve sıcaklık yükseldikçe daha hızlı, elektronlarla "müdahale" etme olasılıkları daha yüksektir), bu, bir malzeme sınıfı için doğru değildir. yarı iletkenler.