Die erste Person, die mit elektrischer Leitfähigkeit experimentiert, ist Stephen Gray. Er ist ein englischer Färber und Astronom. Er wurde im Dezember 1666 in England geboren und starb am 7. Februar 1736 in London. Benjamin Franklin, Alessandro Volta, Georg Simon Ohm , Andre Marine Ampere und Joseph John Thomson sind weitere Wissenschaftler, die den Prozess der elektrischen Leitfähigkeit unter Verwendung verschiedener Metallarten in ihren Experimenten beobachteten. Früher verwendeten die Menschen Kohle zur Stromerzeugung in Industrien, Haushalten, Schiffen, Motoren, Eisenkästen usw. In diesem Artikel wird ein Überblick über die elektrische Leitfähigkeit gegeben.
Was ist elektrische Leitfähigkeit?
Elektrische Leitfähigkeit ist definiert als eine Art von Leitfähigkeit, die die Fähigkeit von Substanzen oder Materialien besitzt, Elektrizität über einen definierten Bereich zu leiten. Wir können sie auch als Leitfähigkeit oder Elektrolytleitfähigkeit oder Leitfähigkeit oder EC bezeichnen. Das Symbol der elektrischen Leitfähigkeit wird durch Sigma (σ) dargestellt.
Wenn Ionen in der Lösung vorhanden sind, übertragen nur die Substanzen Elektrizität. Ionen werden als Teilchen definiert, die positive (+) oder negative (-) Ladungen in der Lösung tragen. Sie wird mit dem EC-Messgerät gemessen. Leitfähigkeitseinheit: Die SI-Leitfähigkeitseinheit ist Siemens pro Meter (s / m), die von Werner Von Siemens und Johann Georg Halske erfunden wurde.
Übersicht über die elektrische Leitfähigkeit
Elektrische Leitfähigkeit ist der Prozess, bei dem Elektrizität unter Verwendung verschiedener Metalle geleitet wird. Die Geräte, die elektrisch konvertieren elektrische Energie in andere Energien. Elektrische Geräte verbrauchen mehr Strom für die Stromleitung und arbeiten nur mit Hochspannung. Einige der elektrischen Geräte sind Warmwasserbereiter, Fernseher, Mikrowelle, Haartrockner, Mühlen, Staubsauger, Ventilatoren, Kühlschrank usw.
Gegenwärtig erhalten wir Strom aus verschiedenen Arten von Metallen wie Silber, Aluminium, Gold, Wasser, Messing, Zinn, Blei, Quecksilber, Graphit, Kupfer, Stahl, Eisen, Meerwasser, Zitronensaft, Beton usw. Leiter die Strom leiten. Einige der schlechten Leiter sind Glas, Papier, Holz, Honig, Kunststoff, Gummi, Luft, Schwefel, Gase, Öle, Diamanten usw., die keinen Strom leiten.
Es gibt zwei Arten von Materialien: Metalle und Nichtmetalle. Das elektrische Leitfähigkeit von Metallen sind Metalle sind gute Leiter, die Elektrizität leiten, und Nichtmetalle sind schlechte Leiter, die keinen Strom leiten.
Arten von Materialien
EC-Meter
Mit dem EC-Messgerät wird die elektrische Leitfähigkeit von Wasser gemessen, um die Reinheit von Wasser zu überprüfen. Es besteht aus einer 24-kHz-Rechteckwelle Generator , Platin-Sondensensor, I-V-Wandler, Gleichrichter, Filter, IoT-Modul, Atmega 328 Mikrocontroller , und Temperatursensor . Das Blockschaltbild des EC-Messgeräts ist unten dargestellt:
ec-meter-block-diagramm
- Rechteckwellengenerator: Der Rechteckwellengenerator erzeugt nur digitale Signale in einer Rechteckwellenform, da die Amplitudenpegel endlich sind.
- Platin-Sondensensor: Der Ausgang des Rechteckwellengenerators wird als Eingang zur Sensorsonde gegeben, die aus Platin besteht. Es ist ein Gerät, mit dem Änderungen in der Umgebung erkannt werden.
- I - V Konverter: Es wird verwendet, um eine Spannung (v) zu erzeugen, die proportional zum gegebenen Strom (i) ist.
- Gleichrichter: Gleichrichter ist ein elektrisches Gerät, das Wechselstrom (Wechselstrom) in Gleichstrom (Gleichstrom) umwandelt.
- Filter: Es ist ein Gerät, mit dem Verunreinigungen in Flüssigkeiten oder Gasen entfernt werden.
- IoT-Modul: Es ist ein kleines elektronisches Gerät, das in Maschinen und Dinge eingebettet ist. Es wird zum Senden und Empfangen von Daten über ein drahtloses Netzwerk verwendet.
- Atmega328 Mikrocontroller: Es ist ein IC (Integrated Circuit) eingebettet in elektronische Geräte und seine Größe ist sehr klein.
- Temperatursensor: Es handelt sich um einen Sensortyp, mit dem die Temperatur in der Umgebung und in elektronischen Geräten erfasst oder erfasst wird.
Elektrische Leitfähigkeit von Wasser
Die elektrische Leitfähigkeit von Wasser lässt den Strom durch, wenn wir Salz, Zucker oder andere Lösungsmittel hinzufügen, die sich in Wasser lösen und in Ionen zerfallen können. Ionen sind zwei Arten, sie sind positiv geladene Ionen und negativ geladene Ionen. Chemikalien oder Lösungsmittel, die sich in Ionen lösen, werden auch als Elektrolyte bezeichnet. Die Wasserfähigkeit wird durch Ionen erhöht, um Elektrizität zu leiten. Die Leitfähigkeit von Wasser ist hoch, wenn mehr Ionen vorhanden sind, und die Leitfähigkeit von Wasser ist niedrig, wenn weniger Ionen vorhanden sind.
Beispiele für elektrische Leitfähigkeit
Um die Leitfähigkeit von in Wasser gelöstem Wasser zu testen, benötigen wir eine Batterie (9 V), destilliertes Wasser, Becher, Draht, Zucker und Backpulver. Das Beispiele für elektrische Leitfähigkeit sind
Beispiel 1: Schließen Sie die Drähte ordnungsgemäß an die Batterie an, nehmen Sie 50 ml destilliertes Wasser in ein Becherglas und führen Sie die Drähte der Batterie in das Becherglas ein. Im Becherglas bilden sich keine Gasblasen, da destilliertes Wasser keinen Strom leitet.
Beispiel 2: Schließen Sie die Drähte ordnungsgemäß an die Batterie an, nehmen Sie 50 ml Leitungswasser in ein Becherglas und führen Sie die Drähte der Batterie in das Becherglas ein. Im Becherglas bilden sich keine Gasblasen, da Leitungswasser auch keinen Strom leitet.
Beispiel 3: Schließen Sie die Drähte ordnungsgemäß an die Batterie an und nehmen Sie 50 ml destilliertes Wasser in ein Becherglas. Fügen Sie etwas Backpulver hinzu und spülen Sie es gut aus. Führen Sie die Drähte der Batterie in das Becherglas ein. Im Becherglas bilden sich Gasblasen, da Soda ein guter Leiter ist welches Strom leitet.
Elektrische Leitfähigkeitsgleichung
Wie wir wissen, dass die Ohm'sches Gesetz der Strom (I) ist gleich dem Verhältnis von Spannung (V) und Widerstand (R). Es wird ausgedrückt als
I = V / R - Gleichung (1)
Wo 'Ich' aktuell ist
'V' ist Spannung
'R' ist Widerstand
Der Widerstand ist definiert als ein Produkt aus spezifischem Widerstand und Länge nach Querschnittsfläche. Die Widerstandsgleichung wird ausgedrückt als
R = ρ * L / A - Gleichung (2)
Wo 'R' Widerstand ist
Aus Gleichung (2) wird der spezifische Widerstand ausgedrückt als
ρ = R * A / L - - Gleichung (3)
Wo 'ρ' Widerstand
'L' ist Länge
Ein Bereich des Querschnitts
Die Leitfähigkeit wird als Kehrwert des spezifischen Widerstands definiert und als ausgedrückt
σ = 1 / ρ - Gleichung (4)
Wenn Sie Gleichung (3) in Gleichung (4) einsetzen, erhalten Sie
σ = 1 / R * A / L.
Leitfähigkeit (σ) = L / R * A - Gleichung (5)
Die elektrische Leitfähigkeit (σ) = L / R * A wird abgeleitet
Wir wissen, dass Kraft gleich ist
F = Ee - Gleichung (6)
F = ma - Gleichung (7)
Wo 'F' Kraft ist
'M' ist Masse
'A' ist eine Beschleunigung
Das Gleichsetzen von Gleichung (6) und (7) wird beschleunigt
Ja = nein
a = Ee / m - Gleichung (8)
Die Driftgeschwindigkeit wird ausgedrückt als
V = aτ ———- Gleichung (9)
Einsetzen von Gleichung (8) in Gleichung (9)
V = Ee / m * τ - Gleichung (10)
Die Gesamtgebühr wird ausgedrückt als
DQ = env Hinzufügen
DQ / dt = envA
wobei DQ / dt gleich I ist, ausgedrückt als
I = envA
I / A = env
Wobei I / A = J.
Stromdichte (J) = env ——– Gleichung (11)
Ersetzen Sie Gleichung (10) durch Gleichung (11)
J = en * Ee / m * τ
J = ne2τ / m * E.
Wobei Leitfähigkeit (σ) = ne2τ / m ——– Gleichung (12)
J = σ * E ——– Gleichung (13)
Wie wir wissen, ist die Leitfähigkeit reziprok zum spezifischen Widerstand, d. H. / = 1 / ρ
Ersetzen Sie σ = 1 / ρ in Gleichung (12)
J = E / ρ - Gleichung (14)
Wo Entspannungszeit angegeben ist als
Relaxationszeit (τ) = λ√m / 3KB.Teq (15)
Ersetzen Sie Gleichung (15) durch Gleichung (12). Wir erhalten die Leitfähigkeitsgleichung als
Leitfähigkeit (σ) = neinzweiλ / √m * 3KB.* T.
Das elektrische Leitfähigkeitsformel ist abgleitet.
Anwendungen
Einige wichtige Anwendungen in der Industrie sind
- Wasserversorgung
- Leckerkennung
- An Ort und Stelle reinigen
- Schnittstellenerkennung
- Entsalzung
Vorteile
Die Vorteile dieser Leitfähigkeit umfassen die folgenden.
- Schnell
- Verlässlichkeit
- Wiederholbarkeit
- Zerstörungsfrei
- Dauerhaft
- Preiswert usw.
Elektrisch Leitfähigkeit ist eine der guten Technologien, die wir in unserem täglichen Leben verwenden. Wie wir wissen, verwendeten die Menschen früher Streichhölzer, Kohle usw. für Wärmezwecke, aber jetzt ist die Technologie entwickelt. Jedes elektrische Gerät besteht aus Leitern in kleinen Größen. Hier ist die Frage für Sie, welcher Dirigent in Mobiltelefonen verwendet wird?
