物質的電導率

在這篇文章中，我們將揭示電導率的主題，我們將回顧什麼是電流，它與導體的電阻以及相應的電導率有何關係。讓我們注意計算這些數量的主要公式，觸及主題 現在的速度 及其與電場強度的關係。我們還將探討電阻和溫度之間的關係。

首先，讓我們回顧一下電流是什麼。如果將一種物質置於外部電場中，那麼在該電場力的作用下，基本電荷載體（離子或電子）將在該物質中開始運動。這將是觸電。電流 I 的單位是安培，一安培是每秒有等於一庫侖的電荷流過導線橫截面時的電流。

電流是直流的，交流的，脈動的。直流電在給定時刻不改變其大小和方向，交流電隨時間改變其大小和方向（交流發電機和變壓器給出準確的交流電），脈動電流改變其大小但不改變方向（例如整流交流電） .電流脈衝）。

物質在電場的作用下往往會傳導電流，這種性質稱為電導率，不同物質的電導率不同，物質的電導率取決於其中自由帶電粒子，即離子的濃度和電子既不與晶體結構結合，也不與分子結合，也不與給定物質的原子結合。因此，根據給定物質中自由載流子的濃度，物質按導電程度分為：導體、電介質和半導體。

它具有最高的導電性 電流線, 並且從物理性質上講，自然界中的導體由兩種類型表示：金屬和電解質。在金屬中，電流是由於自由電子的運動，即它們具有電子導電性，而在電解質中（在酸、鹽、鹼的溶液中）——來自離子的運動——分子的一部分具有正和負電荷，即電解質的導電性是離子性的。電離蒸汽和氣體的特點是混合導電，其中電流是由於電子和離子的運動造成的。

電子理論完美地解釋了金屬的高導電性。金屬中價電子與其原子核的鍵合較弱，因此這些電子在整個導體體積內自由地從一個原子移動到另一個原子。

原來，金屬中的自由電子像氣體、電子氣一樣充滿原子間的空間，處於混沌運動中。但是當金屬絲被引入電場時，自由電子會有序地移動，它們會向正極移動，從而產生電流。因此，金屬導體中自由電子的有序運動稱為電流。

眾所周知，電場在太空中的傳播速度約等於300,000,000米/秒，即光速。這與電流流過電線的速度相同。

這是什麼意思？這並不意味著金屬中的每個電子都以如此巨大的速度運動，而是相反，導線中的電子具有每秒幾毫米到幾厘米的速度，具體取決於 電場強度, 但電流沿導線傳播的速度恰好等於光速。

事實是，每個自由電子都處於同一“電子氣”的一般電子流中，並且在電流通過期間，電場作用於整個電子流，因此電子不斷傳輸這個領域的行動對彼此 - 從鄰居到鄰居。

但是電子移動到它們的位置非常緩慢，儘管電能沿著電線的傳播速度是巨大的。因此，當發電廠中的開關打開時，電流會立即在整個網絡中產生，電子幾乎靜止不動。

然而，當自由電子沿著導線移動時，它們在途中會經歷多次碰撞，它們會與原子、離子、分子發生碰撞，從而將部分能量傳遞給它們。克服該阻力的移動電子的能量部分作為熱量耗散並且導體變熱。

這些碰撞起到了電子運動阻力的作用，這就是為什麼導體阻止帶電粒子運動的特性被稱為電阻的原因。電線電阻低，電線被電流輕微加熱，具有顯著的電流 - 更強甚至變白，這種效應用於加熱設備和白熾燈。

電阻變化的單位是歐姆。電阻R=1歐姆就是這樣一根導線的電阻，當1安培的直流電流通過它時，導線兩端的電位差為1伏特。以 1 歐姆為單位的電阻標準是一根 1063 毫米高、橫截面為 1 平方毫米的水銀柱，溫度為 0°C。

由於電線的特點是電阻，我們可以說在某種程度上電線能夠傳導電流。在這方面，引入了稱為電導率或電導率的值。電導率是導體傳導電流的能力，即電阻的倒數。

電導率G（電導率）的單位是西門子（S），1 S = 1 / (1 Ohm)。 G = 1 / R。

由於不同物質的原子對電流通過的干擾程度不同，因此不同物質的電阻是不同的。為此，引入了這個概念 電阻, 其值 «p» 表徵了這種或那種物質的導電特性。

比電阻的單位是歐姆*米，即邊長為1米的立方體物質的電阻。同樣，物質的電導率用電導率表示，單位為S/m，即邊長為1米的立方體的電導率。

今天，電氣工程中的導電材料主要以具有一定截面積和一定長度的帶狀、輪胎狀、線狀等形式使用，而不是以米立方體的形式使用。為了更方便地計算特定尺寸電線的電阻和電導率，引入了更多可接受的電阻和電導率測量單位。 Ohm * mm2 / m — 電阻，Cm * m / mm2 — 電導率。

現在我們可以說電阻和電導率表徵了截面積為1平方毫米、1米長的導線在20℃溫度下的導電性能，就比較方便了。

金、銅、銀、鉻、鋁等金屬的導電性最好。鋼和鐵的導電性較差。純金屬總是比其合金具有更好的導電性，因此在電氣工程中首選純銅。如果您需要特別高的電阻，則使用鎢、鎳鉻合金和康銅。

知道特定電阻或電導率的值，可以很容易地計算出由給定材料製成的某根電線的電阻或電導率，同時考慮該電線的長度 l 和橫截面積 S。

所有材料的電導率和電阻都取決於溫度，因為晶格原子的熱振動頻率和振幅也隨著溫度的升高而增加，電流的電阻和電子的流動也相應增加。

相反，隨著溫度降低，晶格原子的振動變小，電阻減小（導電率增加）。在某些物質中，電阻對溫度的依賴性不那麼明顯，而在其他物質中則更強。例如，康銅、鐵錳合金、錳銅等合金在一定的溫度範圍內電阻變化很小，這就是耐熱電阻器用它們製成的原因。

電阻溫度係數？ 允許您計算特定材料在特定溫度下電阻的增加，並用數字表徵溫度升高 1°C 時電阻的相對增加。

知道了電阻溫度係數和溫升，就很容易計算出物質在給定溫度下的電阻。

我們希望我們的文章對您有用，現在您可以輕鬆計算任何電線在任何溫度下的電阻和電導率。