La prima persona che ha sperimentato la conduttività elettrica è Stephen Gray. È un tintore e astronomo inglese. Nacque in Inghilterra nel dicembre 1666 e morì a Londra il 7 febbraio 1736. Benjamin Franklin, Alessandro Volta, Georg Simon Ohm , Andre Marine Ampere, Joseph John Thomson sono altri scienziati che hanno osservato il processo di conduttività elettrica utilizzando diversi tipi di metalli nei loro esperimenti. In passato le persone usavano il carbone per produrre elettricità nelle industrie, nelle case, nelle navi, nei motori, nelle scatole di ferro, ecc. Questo articolo discute una panoramica della conduttività elettrica.
Cos'è la conducibilità elettrica?
La conduttività elettrica è definita come un tipo di conduttività che ha la capacità di una sostanza o dei materiali di condurre l'elettricità su un'area definita che possiamo anche chiamarla conduttività o conducibilità o conduttività elettrolitica o EC. Il simbolo della conducibilità elettrica è rappresentato da sigma (σ).
Quando gli ioni sono presenti nella soluzione, solo le sostanze trasmettono elettricità. Gli ioni sono definiti come una particella che trasporta cariche positive (+) o negative (-) nella soluzione. Viene misurato dal misuratore EC. Unità di conducibilità: l'unità SI della conducibilità è Siemen per metro (s / m), inventata da Werner Von Siemens e Johann Georg Halske.
Panoramica sulla conducibilità elettrica
La conduttività elettrica è il processo che conduce l'elettricità utilizzando metalli diversi. I dispositivi che sono convertitori elettrici energia elettrica in altre energie. I dispositivi elettrici consumano più energia per la conduzione della corrente e funzionano solo con l'alta tensione. Alcuni dei dispositivi elettrici sono scaldabagni, televisori, forno a microonde, asciugacapelli, macinacaffè, aspirapolvere, ventilatori, frigorifero, ecc.
Attualmente stiamo ottenendo elettricità utilizzando diversi tipi di metalli come argento, alluminio, oro, acqua, ottone, stagno, piombo, mercurio, grafite, rame, acciaio, ferro, acqua di mare, succo di limone, cemento, ecc. conduttori che conducono l'elettricità. Alcuni dei cattivi conduttori sono vetro, carta, legno, miele, plastica, gomma, aria, zolfo, gas, oli, diamanti, ecc. Che non conducono elettricità.
I materiali sono di due tipi: metalli e non metalli. Il conducibilità elettrica dei metalli i metalli sono buoni conduttori che conducono l'elettricità e i non metalli sono cattivi conduttori che non conducono l'elettricità.
tipi di materiali
Misuratore EC
Il misuratore EC viene utilizzato per misurare la conducibilità elettrica dell'acqua per controllare la purezza dell'acqua. Consiste in un'onda quadra a 24 kHz Generatore , sensore sonda al platino, convertitore I – V, raddrizzatore, filtro, modulo IoT, Atmega 328 microcontrollore , e termometro . Lo schema a blocchi del contatore EC è mostrato di seguito:
ec-meter-block-diagram
- Generatore di onde quadre: Il generatore di onde quadre genera solo segnali digitali in una forma d'onda quadra perché i livelli di ampiezza sono finiti.
- Sensore sonda al platino: L'uscita del generatore di onde quadre è data come ingresso alla sonda del sensore, che è costituita da platino. È un dispositivo, che viene utilizzato per rilevare i cambiamenti nell'ambiente.
- Convertitore I - V: Viene utilizzato per produrre una tensione (v) proporzionale alla corrente data (i).
- Raddrizzatore: Il raddrizzatore è un dispositivo elettrico che converte CA (corrente alternata) in CC (corrente continua).
- Filtro: È un dispositivo che viene utilizzato per rimuovere le impurità in liquidi o gas.
- Modulo IoT: È un piccolo dispositivo elettronico incorporato in macchine e cose. Viene utilizzato per inviare e ricevere dati tramite una rete wireless.
- Microcontrollore Atmega328: È un IC (circuito integrato) incorporato in dispositivi elettronici e la sua dimensione è molto piccola.
- Termometro: È un tipo di sensore che viene utilizzato per rilevare o rilevare la temperatura nell'ambiente e nei dispositivi elettronici.
Conducibilità elettrica dell'acqua
La conducibilità elettrica dell'acqua passa la corrente quando aggiungiamo sale, zucchero o altri solventi che si dissolvono in acqua possono rompersi in ioni. Gli ioni sono due tipi: sono ioni caricati positivamente e ioni caricati negativamente. I prodotti chimici o solventi che si dissolvono in ioni sono noti anche come elettroliti. La capacità dell'acqua è aumentata dagli ioni di condurre l'elettricità. La conducibilità dell'acqua è alta quando sono presenti più ioni e la conducibilità dell'acqua è bassa quando sono presenti meno ioni.
Esempi di conducibilità elettrica
Per testare la conducibilità dell'acqua disciolta in acqua, abbiamo bisogno di una batteria (9v), acqua distillata, becher, filo, zucchero, bicarbonato di sodio. Il esempi di conducibilità elettrica siamo
Esempio 1: Collegare correttamente i fili alla batteria e prendere 50 ml di acqua distillata in un becher e inserire i fili della batteria nel becher, non si formano bolle di gas nel becher perché l'acqua distillata non conduce elettricità.
Esempio 2: Allo stesso modo collegare correttamente i fili alla batteria e prendere 50 ml di acqua del rubinetto in un becher e inserire i fili della batteria nel becher, non si formano bolle di gas nel becher perché anche l'acqua del rubinetto non conduce elettricità.
Esempio 3: Allo stesso modo collegare correttamente i fili alla batteria e prendere 50 ml di acqua distillata in un becher e aggiungere un po 'di bicarbonato di sodio e sciacquarlo bene, inserire i fili della batteria nel becher, si formeranno bolle di gas nel becher perché la soda è un buon conduttore che conduce l'elettricità.
Equazione della conducibilità elettrica
Come sappiamo che il Legge di Ohm cioè, la corrente (I) è uguale al rapporto tra tensione (V) e resistenza (R). È espresso come
I = V / R ——– eq (1)
Dove 'Io' è Attuale
'V' è la tensione
'R' è Resistenza
La resistenza è definita come un prodotto di resistività e lunghezza per area della sezione trasversale. L'equazione di resistenza è espressa come
R = ρ * L / A ——– eq (2)
Dove 'R' è Resistenza
Dall'eq (2), la resistività è espressa come
ρ = R * A / L ——– eq (3)
Dove 'ρ' Resistività
'L' è la lunghezza
Un'area della sezione trasversale
La conducibilità è definita come un reciproco della resistività e questa è espressa come
σ = 1 / ρ ——— eq (4)
Sostituendo eq (3) in eq (4) si otterrà
σ = 1 / R * A / L
Conduttività (σ) = L / R * A ——– eq (5)
La conducibilità elettrica (σ) = L / R * A è derivata
Sappiamo che la forza è uguale a
F = Ee ——— eq (6)
F = ma ——— eq (7)
Dove 'F' è Forza
'M' è massa
'A' è un'accelerazione
equiparando l'equazione (6) e (7) si otterrà un'accelerazione
Sì = no
a = Ee / m ——— eq (8)
La velocità di deriva è espressa come
V = aτ ———- eq (9)
Sostituendo eq (8) in eq (9)
V = Ee / m * τ ——— eq (10)
L'addebito totale è espresso come
DQ = env Add
DQ / dt = envA
dove DQ / dt è uguale a I, espresso come
I = envA
I / A = env
Dove I / A = J
Densità di corrente (J) = env ——– eq (11)
Sostituisci eq (10) in eq (11)
J = en * Ee / m * τ
J = ne2τ/m * E
Dove conducibilità (σ) = ne2τ / m ——– eq (12)
J = σ * E ——– eq (13)
Come sappiamo che la conducibilità è reciproca della resistività cioè σ = 1 / ρ
Sostituisci σ = 1 / ρ nell'eq (12)
J = E / ρ ——— eq (14)
Dove il tempo di rilassamento è dato come
Tempo di rilassamento (τ) = λ√m / 3KBTeq (15)
Sostituendo eq (15) in eq (12) otteniamo l'equazione di conducibilità come
Conducibilità (σ) = noDueλ / √m * 3KB* T
Il formula di conducibilità elettrica è derivato.
Applicazioni
Alcune importanti applicazioni nelle industrie sono
- Trattamento delle acque
- Rilevamento delle perdite
- Pulisci sul posto
- Rilevamento dell'interfaccia
- Dissalazione
Vantaggi
I vantaggi di questa conducibilità includono quanto segue.
- Veloce
- Affidabilità
- Ripetibilità
- Non distruttivo
- Durevole
- Economico ecc
Elettrico conducibilità è una delle buone tecnologie che utilizziamo nella nostra vita quotidiana. Come sappiamo, in passato le persone usavano fiammiferi, carbone, ecc. Per scopi di riscaldamento, ma ora la tecnologia è sviluppata. Ogni dispositivo elettrico è costituito da conduttori di piccole dimensioni. Ecco la domanda per te quale conduttore sta utilizzando nei telefoni cellulari?
