We leggen uit wat elektrische geleidbaarheid is en op basis van wat het varieert. Elektrische geleiding van metalen, water en bodem.
Wat is elektrische geleidbaarheid?
Elektrische geleidbaarheid is de capaciteit van de materie om de stroom van elektrische stroom door hun deeltjes. Deze capaciteit hangt rechtstreeks af van de atomaire en moleculaire structuur van het materiaal, evenals van andere fysieke factoren zoals de temperatuur- waarin het zich bevindt of de staat waarin het zich bevindt (vloeistof, stevig, gasvormig).
Elektrische geleidbaarheid is het tegenovergestelde van soortelijke weerstand, dat wil zeggen, de weerstand tegen de doorgang van elektriciteit van de materialen. Er zijn dan goede materialen en slechte elektrisch geleidende materialen, voor zover ze min of meer resistent zijn.
Het symbool voor geleidbaarheid is de Griekse letter sigma (σ) en zijn eenheid van meting is de siemens per meter (S / m) of 𝛀-1⋅ m-1. Voor de berekening ervan, de noties van elektrisch veld (E) en geleidingsstroomdichtheid (J), als volgt:
J = σE, van waaruit: σ = J / E
De geleidbaarheid varieert afhankelijk van de stand van zaken. In vloeibare media zal het bijvoorbeeld afhangen van de aanwezigheid van opgeloste zouten daarin die ionen positief of negatief geladen, en zijn de elektrolyten die verantwoordelijk zijn voor het geleiden van elektrische stroom wanneer de vloeistof wordt blootgesteld aan een elektrisch veld.
Aan de andere kant hebben vaste stoffen een veel meer gesloten atomaire structuur en met minder beweging, dus de geleidbaarheid zal afhangen van de wolk van elektronen gedeeld door de bands van Valencia en de geleidingsband, die varieert naargelang de atomaire aard van de materie: de metalen zijn goede elektrische geleiders en geen metalen, aan de andere kant, goede weerstanden (of isolatoren, zoals plastic).
Water geleidbaarheid
De Water over het algemeen is het een goede elektrische geleider. Deze capaciteit hangt echter af van de marge van Total Dissolved Solids (TDS), aangezien de aanwezigheid van zouten en mineralen in het water de elektrolytische ionen vormt die de doorgang van elektrische stroom mogelijk maken. Het bewijs hiervan is dat gedistilleerd water, die worden geëlimineerd (met behulp van distillatie en andere methoden) alle ionen erin opgelost en het geleidt geen elektriciteit.
Op deze manier is de geleidbaarheid van zout water groter dan die van zoet water. De toename van de geleidbaarheidssnelheid kan worden geregistreerd als opgeloste ionen aan de vloeistof worden toegevoegd, totdat een limiet van ionconcentratie wordt bereikt waarin paren ionen worden gevormd, positief met negatief, die hun lading opheffen en geleidbaarheid voorkomen.
Bodem geleidbaarheid
De bodemsOver het algemeen hebben ze een verschillende elektrische geleidbaarheid, afhankelijk van verschillende factoren, zoals waterirrigatie of de hoeveelheid zouten die ze bevatten. Net als in het geval van water, zullen meer zoute gronden betere elektrische geleiders zijn dan minder zoute, en dit onderscheid wordt vaak bepaald door de hoeveelheid water die ze ontvangen (aangezien water zouten uit de grond kan "wassen").
Dit zoutgehalte wordt vaak verward met het zuurgehalte van de bodem (de aanwezigheid van natrium), terwijl zoutgehalte in werkelijkheid verwijst naar de overvloed aan kationen van natrium (Na +), kalium (K +), calcium (Ca2 +) en magnesium (Mg2+), samen met de kationen van chloor (Cl–), sulfaat (SO42-), bicarbonaat (HCO3-) en carbonaat (CO32-).
Zo worden in veel gevallen technieken zoals wassen (voor zeer zoute gronden) of het injecteren van andere neutraliserende elementen (zoals zwavel) gebruikt voor zeer basische. Dit kan vaak worden bepaald door elektrische geleidingstests.
Metalen geleidbaarheid
Metalen zijn over het algemeen uitstekende elektrische geleiders. Dit is zo omdat atomen van dit soort materiaal worden gecombineerd door vorming van metalen schakels. In metalen blijven elektronen rond het metaal als een wolk, bewegen ze rond strak gebonden atoomkernen, en zij zijn het die elektrische stroom mogelijk maken.
Wanneer metaal wordt toegepast op een elektrisch veld, stromen elektronen vrijelijk van het ene uiteinde van het metaal naar het andere, net als bij het metaal. warmte, waarvan ze beide goede zenders zijn. Dat is waarom de koper en andere metalen in hoogspanningsleidingen en elektronische apparaten. De volgende figuur geeft schematisch de stroom van . weer elektronen (in rood) wanneer een elektrisch veld wordt toegepast op een metaal: