ما هي الموصلية الكهربائية واشتقاقها

جرب أداة القضاء على المشاكل





أول شخص جرب التوصيل الكهربائي هو ستيفن جراي. وهو صباغ إنجليزي وعالم فلك. ولد في إنجلترا في ديسمبر 1666 وتوفي في لندن في 7 فبراير 1736. بنجامين فرانكلين ، أليساندرو فولتا ، جورج سيمون أوم أندريه مارين أمبير ، جوزيف جون طومسون علماء آخرون لاحظوا عملية التوصيل الكهربائي باستخدام أنواع مختلفة من المعادن في تجاربهم. في الماضي ، استخدم الناس الفحم لإنتاج الكهرباء في الصناعات والمنازل والسفن والمحركات وصناديق الحديد وما إلى ذلك. تناقش هذه المقالة نظرة عامة على التوصيل الكهربائي.

ما هي الموصلية الكهربائية؟

تُعرَّف الموصلية الكهربائية بأنها نوع واحد من الموصلية التي لها قدرة مادة أو مواد على توصيل الكهرباء في منطقة محددة يمكننا أيضًا تسميتها كموصلية أو موصلية كهربائية أو توصيل كهربائي. يتم تمثيل رمز التوصيل الكهربائي بواسطة سيجما (σ).




عندما تكون الأيونات موجودة في المحلول ، فإن المواد فقط هي التي تنقل الكهرباء. يتم تعريف الأيونات على أنها جسيم يحمل شحنة موجبة (+) أو سالبة (-) في المحلول. يقاس بمقياس EC. وحدة التوصيل: وحدة الموصلية SI هي Siemen's لكل متر (s / m) ، والتي اخترعها Werner Von Siemens و Johann Georg Halske.

نظرة عامة على التوصيل الكهربائي

الموصلية الكهربائية هي العملية التي توصل الكهرباء باستخدام معادن مختلفة. الاجهزة التي تعتبر محولات كهربائية طاقة كهربائية في الطاقات الأخرى. تستهلك الأجهزة الكهربائية المزيد من الطاقة لتوصيل التيار وتعمل فقط على الجهد العالي. بعض الأجهزة الكهربائية هي سخانات المياه ، وأجهزة التلفزيون ، وفرن الميكروويف ، ومجففات الشعر ، والمطاحن ، والمكانس الكهربائية ، والمراوح ، والثلاجة ، إلخ.



في الوقت الحاضر نحصل على الكهرباء باستخدام أنواع مختلفة من المعادن مثل الفضة والألمنيوم والذهب والماء والنحاس والقصدير والرصاص والزئبق والجرافيت والنحاس والصلب والحديد ومياه البحر وعصير الليمون والخرسانة ، إلخ. الموصلات التي توصل الكهرباء. بعض الموصلات السيئة هي الزجاج والورق والخشب والعسل والبلاستيك والمطاط والهواء والكبريت والغازات والزيوت والماس وغيرها التي لا توصل الكهرباء.

المواد من نوعين هما معادن وغير فلزية. ال التوصيل الكهربائي للمعادن هي المعادن موصلة جيدة للكهرباء واللافتات هي موصلات سيئة لا توصل الكهرباء.


أنواع المواد

أنواع المواد

مقياس EC

يستخدم مقياس EC لقياس الموصلية الكهربائية للمياه للتحقق من نقاء الماء. يتكون من موجة مربعة 24 كيلو هرتز مولد كهرباء ، مستشعر مسبار بلاتيني ، محول I-V ، مقوم ، مرشح ، وحدة إنترنت الأشياء ، Atmega 328 متحكم و و جهاز استشعار درجة الحرارة . يظهر الرسم التخطيطي لمقياس EC أدناه:

مخطط كتلة متر ec

مخطط كتلة متر ec

  • مولد الموجة المربعة: يولد مولد الموجة المربعة إشارات رقمية فقط في شكل موجة مربعة لأن مستويات السعة محدودة.
  • مستشعر المسبار البلاتيني: يتم إعطاء خرج مولد الموجة المربعة كمدخل لمسبار المستشعر ، والذي يتكون من البلاتين. إنه جهاز يستخدم لاكتشاف التغيرات في البيئة.
  • محول I - V: يتم استخدامه لإنتاج جهد (v) يتناسب مع التيار المعطى (i).
  • المعدل: المعدل هو جهاز كهربائي يحول التيار المتردد (التيار المتردد) إلى تيار مستمر (تيار مباشر).
  • منقي: هو جهاز يستخدم لإزالة الشوائب في السوائل أو الغازات.
  • وحدة إنترنت الأشياء: إنه جهاز إلكتروني صغير مضمن في الآلات والأشياء. يتم استخدامه لإرسال واستقبال البيانات عبر شبكة لاسلكية.
  • متحكم Atmega328: إنه IC (دائرة متكاملة) المضمنة في الأجهزة الإلكترونية وحجمه صغير جدا.
  • جهاز استشعار درجة الحرارة: هو أحد أنواع أجهزة الاستشعار التي تستخدم لاكتشاف أو استشعار درجة الحرارة في البيئة والأجهزة الإلكترونية.

التوصيل الكهربائي للماء

تمرر الموصلية الكهربائية للماء التيار عندما نضيف الملح أو السكر أو أي مذيبات أخرى تذوب في الماء يمكن أن تتكسر إلى أيونات. الأيونات نوعان هما أيونات موجبة الشحنة وأيونات سالبة الشحنة. تُعرف أيضًا المواد الكيميائية أو المذيبات التي تذوب في أيونات باسم الإلكتروليتات. تزداد قدرة الماء بواسطة الأيونات لتوصيل الكهرباء. تكون موصلية الماء عالية عند وجود المزيد من الأيونات وتكون موصلية الماء منخفضة عند وجود عدد أقل من الأيونات.

أمثلة على التوصيل الكهربائي

لاختبار موصلية الماء المذاب في الماء ، نحتاج إلى بطارية (9 فولت) ، وماء مقطر ، ودورق ، وسلك ، وسكر ، وصودا الخبز. ال أمثلة على التوصيل الكهربائي نكون

مثال 1: قم بتوصيل الأسلاك بالبطارية بشكل صحيح وخذ 50 مل من الماء المقطر في دورق وأدخل أسلاك البطارية في الدورق ، ولا تتشكل فقاعات غاز في الدورق لأن الماء المقطر لا يوصل الكهرباء.

المثال 2: وبالمثل ، قم بتوصيل الأسلاك بالبطارية بشكل صحيح وأخذ 50 مل من ماء الصنبور في دورق وأدخل أسلاك البطارية في الدورق ، ولا تتشكل فقاعات غاز في الدورق لأن مياه الصنبور لا توصل الكهرباء أيضًا.

المثال 3: وبالمثل ، قم بتوصيل الأسلاك بالبطارية بشكل صحيح وخذ 50 مل من الماء المقطر في دورق وأضف بعض صودا الخبز واشطفه جيدًا ، أدخل أسلاك البطارية في الدورق ، ستتشكل فقاعات الغاز في الدورق لأن الصودا موصل جيد التي توصل الكهرباء.

معادلة التوصيل الكهربائي

كما نعلم أن قانون أوم أي التيار (I) يساوي نسبة الجهد (V) والمقاومة (R). يتم التعبير عنها كـ

أنا = V / R ——– eq (1)

حيث 'أنا' الحالي

'V' هو الجهد

'R' هي المقاومة

يتم تعريف المقاومة على أنها نتاج للمقاومة والطول من خلال مساحة المقطع العرضي. يتم التعبير عن معادلة المقاومة كـ

R = ρ * L / A ——– eq (2)

حيث 'R' هي المقاومة

من مكافئ (2) ، يتم التعبير عن المقاومة كـ

ρ = R * A / L ——– eq (3)

حيث 'ρ' المقاومة

'L' طول

مساحة المقطع العرضي

يتم تعريف الموصلية على أنها متبادلة للمقاومة ويتم التعبير عنها على أنها

σ = 1 / ρ ——— مكافئ (4)

سيحصل استبدال eq (3) في eq (4)

σ = 1 / ص * أ / ل

الموصلية (σ) = L / R * A ——– eq (5)

الموصلية الكهربائية (σ) = L / R * A مشتق

نحن نعلم أن القوة تساوي

F = Ee——— eq (6)

F = ma ——— eq (7)

حيث 'F' هي القوة

'م' كتلة

'a' هو تسارع

معادلة eq (6) و (7) ستحصل على تسارع

نعم = لا

أ = Ee / m ——— eq (8)

يتم التعبير عن سرعة الانجراف كـ

ف = أ –——- مكافئ (9)

استبدال مكافئ (8) في مكافئ (9)

V = Ee / m * τ ——— eq (10)

يتم التعبير عن التكلفة الإجمالية كـ

DQ = إضافة env

DQ / dt = envA

حيث DQ / dt تساوي I ، معبرًا عنها كـ

أنا = envA

أنا / أ = إنف

حيث أنا / أ = ي

كثافة التيار (J) = env——– eq (11)

البديل مكافئ (10) في مكافئ (11)

J = en * Ee / m * τ

J = ne2τ / م * هـ

حيث الموصلية (σ) = ne2τ / m ——– eq (12)

J = σ * E ——– eq (13)

كما نعلم أن الموصلية هي متبادلة للمقاومة أي σ = 1 / ρ

البديل σ = 1 / في eq (12)

J = E / ρ ——— eq (14)

حيث يتم إعطاء وقت الاسترخاء

وقت الاسترخاء (τ) = λ√m / 3Kبتك (15)

البديل eq (15) في eq (12) نحصل على معادلة الموصلية مثل

الموصلية (σ) = لااثنينλ / م * 3 كب* ت

ال صيغة التوصيل الكهربائي مشتق.

التطبيقات

بعض التطبيقات الهامة في الصناعات هي

  • معالجة المياه
  • كشف التسريب
  • نظيف في المكان
  • كشف الواجهة
  • تحلية المياه

مزايا

تشمل مزايا هذا الموصلية ما يلي.

  • سريع
  • الموثوقية
  • التكرار
  • غير مدمر
  • متين
  • غير مكلفة وما إلى ذلك

الكهرباء التوصيل هي إحدى التقنيات الجيدة التي نستخدمها في حياتنا اليومية. كما نعلم ، في الأيام السابقة ، كان الناس يستخدمون أعواد الثقاب ، والفحم ، وما إلى ذلك لأغراض التدفئة ، ولكن تم تطوير التكنولوجيا الآن. يتكون كل جهاز كهربائي من موصلات بأحجام صغيرة. هذا هو السؤال لك أي موصل يستخدم في الهواتف المحمولة؟