Садржај
- Основе електричне енергије
- Шта је проводљивост?
- Проводљивост против проводљивости
- Електрична проводљивост и вода: преглед
- Важност проводљивости у води
- Топлотна проводљивост
Свако ко проводи пуно времена око базена брзо открива да су људи углавном забринути због тога што имају електричне уређаје у близини воде - тим више што је случај да буду укључени у струју.
То је у ствари тачно за већину ситуација у којима постоји довољно резервоара воде било где у близини познатих токова електричне струје. Захваљујући водљивости воде, ђаволски злочин "тостер у кади" нешто је од вољене клишеје у старим причама, мистериозне приче о убиствима.
Поента овде није да се можете повредити струјом, мада је то увек битно да имате на уму; то највише упозоравају одрасле, а по питању деце средњошколске установе знају да се спрече од мешања воде са струјом у било којем облику, било да знају физику или не. (У ствари, неке претерано опрезне идеје и даље постоје, попут предоџбе о којој ћете вероватно добити шок ако додирнете пластични прекидач светла када су вам прсти влажни.)
За сада је важније питање како електрична енергија „тече“ у најмању руку неки течности бар неки чврсте материје могу да га садрже. Да ли је само вода на тај начин интерактивна са електричном енергијом? Шта је са проливеним млеком или соком? И уопштеније, која својства материје доприносе вредности њеног проводљивост?
Основе електричне енергије
Феномен познат као електрицитет заиста није само кретање електрони кроз неку врсту физичког медија или материјала.
Можда ваздух не мислите као материјал, али у ствари, ваздух богат различитим молекулима које не можете да видите, од којих велики део може и учествује у електричном току. Очигледно не видите електроне, тако да ако верујете у електричну енергију, требало би да верујете да зачуђујуће ситне ствари играју огромну улогу у понашању свакодневних материјала!
Различити материјали омогућавају пролазак електрона - а са њима и њихова електрична наелектрисања - у различитом степену у зависности од њихових појединачних молекулских и атомских структура. Што се мање судара са другим ситним предметима које доживљавају компримирани електрони, лакше се преносе кроз материју о којој је реч.
Општа једначина за проток струје је И = В / Р, где Ја је проток струје у амперима, В је разлика електричног потенцијала у волтима ("напон") и Р је отпор у охима. Отпор је повезан са водљивошћу, што ћете ускоро научити.
Шта је проводљивост?
Проводљивост или формалније електрична проводљивост, је математичка мера способности материјала да воде електричну енергију. Представља се грчким словом сигма (σ) а његова СИ (метричка систем) јединица је сиеменс по метру (С / м).
Проводљивост је само математичка узајамност отпорност. Отпорност је представљена малим грчким словом рхо (ρ) и мери се у охм-метрима (Ωм), што значи да се С / м такође може описати као реципрочни омјер (1 / Ωм или Ωм-1). Проширењем можете видети да је сиемен реципрочан ом. Од спровођење нешто у стварном свету је супротно томе одупирући се његов пролазак, то има физичког смисла.
Проводљивост материјала је интринзично својство тог материјала и није повезано са начином састављања струјног круга или другог система, што се у сиеменској јединици обрачунава са "по метру". Повезана је са отпором материјала, често жице у физичким проблемима који укључују ове ситуације, изразом Р = ρЛ / А где Л је дужина ако је жица у м и А површина његовог пресека у м2.
Проводљивост против проводљивости
Као што је примећено, проводљивост не зависи од експерименталног подешавања и само је одраз начина на који је одређени материјал (чврст, течан или гасовит). " Неки материјали природно стварају јаке проводнике (а самим тим и слабе отпорнике), док други могу слабо или уопште провести струју и правити добре отпорнике (или електричне изолаторе).
Помоћу електричног круга можете манипулирати подешавањем тако да можете добити било који ниво струје који вам се свиђа с обзиром на комбинацију елемената отпора које укључите. Због тога је означен отпор Р и нема дужину у својим јединицама; то је мерило својстава система, а не материјала. Према томе, проводљивост (симболизирано словом Г а мерено у сиеменсу) делује на исти начин. Али обично је погодније за употребу Р или ρ него што треба ићи са тим Г или σ.
Као аналогију, узмите у обзир да тренер фудбалског тима може да промени снагу и брзину својих појединачних играча, али на крају, сваки постојећи фудбалски тим има иста суштинска ограничења: 11 људских играча у страну, у зависности од физичких могућности али имају иста основна својства.
Електрична проводљивост и вода: преглед
Најшокантније што ћете научити у овом чланку (а то није само буквално, искрено!) Је да је вода, строго говорећи, ужасан проводник електричне енергије. То значи, чиста Х2О (водоник и кисеоник у односу 2: 1) не спроводе електричну енергију.
Као што сте већ сумњали у закључак, то значи да је сусрет истински чисте воде нешто што се у суштини никада не догађа. Чак и у лабораторијским условима, лако се иони (набијене честице) могу "увући" 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 материја. Ово, наравно, није нужно лоше; на пример, сва та сол у океанској води олакшава пливање у мору ако је то ваша игра.
Као што се догађа, кухињска со (натријум-хлорид или НаЦл) је једна од познатијих супстанци која може да одузме води своја изолациона својства када се раствори у Х2О.
Важност проводљивости у води
Проводљивост воде у америчким рекама креће се широко, од око 50 до 1500 µС / цм. Унутарњи токови слатке воде који омогућују риби да успева имају тенденцију да има између 150 и 500 µС / цм. Виша или нижа проводљивост може указивати на то да вода није погодна за одређене врсте риба или макроинвертебратете. Индустријске воде могу се кретати и до 10 000 µС / цм.
Проводљивост је индиректна мера квалитета, на пример, воде. Сваки пловни пут има релативно константан распон који се може користити као основна водљивост стандарда за питку воду. Редовне процене проводљивости урађене помоћу а мерач проводљивости воде. Велике промене проводљивости могле би сигнализирати потребу за чишћењем.
Топлотна проводљивост
Овај чланак је јасно о електричној проводљивости. Међутим, у физици вјероватно ћете чути за провођење топлоте, што је мало другачије, јер се топлина мјери енергијом, док електрична енергија, која може осигурати енергију, није.
Промене у топлотној проводљивости материјала имају тенденцију паралелних промена у његовој електричној проводљивости, али обично не на истој скали. Једно занимљиво својство материјала је да иако се већина загријавају проводници док се загревају (како честице звижде све брже и брже како температура расте, вероватније је да ће се „уплитати“ у електроне), то не важи за класу материјали који се називају полуводичи.