電気伝導率とその導出とは

電気伝導率を実験した最初の人はスティーブングレイです。彼は英国の染色家兼天文学者です。彼は1666年12月にイギリスで生まれ、1736年2月7日にロンドンで亡くなりました。ベンジャミンフランクリン、アレッサンドロボルタ、ゲオルクサイモン オーム 、Andre Marine Ampere、Joseph John Thomsonは、実験でさまざまな種類の金属を使用して電気伝導率プロセスを観察した他の科学者です。以前、人々は石炭を使用して、産業、家庭、船、エンジン、鉄の箱などで電気を生産していました。この記事では、電気伝導率の概要について説明します。

電気伝導率とは何ですか？

導電率は、物質または材料が定義された領域にわたって電気を伝導する能力を持つ導電率の1つのタイプとして定義され、導電率または電解質導電率または導電率またはECとも呼ばれます。電気伝導率の記号はシグマ（σ）で表されます。

イオンが溶液中に存在する場合、物質のみが電気を伝達します。イオンは、溶液中に正（+）または負（-）の電荷を帯びる粒子として定義されます。 ECメーターで測定します。導電率の単位：SIの導電率の単位は、ジーメンスのメートルあたり（s / m）であり、ヴェルナーフォンシーメンスとヨハンゲオルグハルスケによって発明されました。

電気伝導率の概要

電気伝導率は、さまざまな金属を使用して電気を伝導するプロセスです。電気変換であるデバイス 電気エネルギー 他のエネルギーに。電気機器は電流の伝導のためにより多くの電力を消費し、高電圧でのみ動作します。電気機器には、給湯器、テレビ、電子レンジ、ヘアドライヤー、グラインダー、掃除機、ファン、冷蔵庫などがあります。

現在、銀、アルミニウム、金、水、真ちゅう、スズ、鉛、水銀、グラファイト、銅、鋼、鉄、海水、レモンジュース、コンクリートなど、さまざまな種類の金属を使用して電気を供給しています。 指揮者 電気を通す。悪い導体には、ガラス、紙、木、蜂蜜、プラスチック、ゴム、空気、硫黄、ガス、油、ダイヤモンドなど、電気を通さないものがあります。

材料には、金属と非金属の2種類があります。ザ・ 金属の電気伝導率 金属は電気を通す良い導体であり、非金属は電気を通さない悪い導体です。

材料の種類

ECメーター

ECメーターは、水の導電率を測定して水の純度をチェックするために使用されます。 24kHzの方形波で構成されています 発生器 、プラチナプローブセンサー、I–Vコンバーター、整流器、フィルター、IoTモジュール、Atmega 328 マイクロコントローラー 、および 温度センサー 。 ECメーターのブロック図を以下に示します。

ec-meter-block-diagram

• 方形波発生器： 方形波発生器は、振幅レベルが有限であるため、方形波のデジタル信号のみを生成します。
• プラチナプローブセンサー： 方形波発生器の出力は、白金でできているセンサープローブへの入力として与えられます。これは、環境の変化を検出するために使用されるデバイスです。
• I-Vコンバーター： これは、与えられた電流（i）に比例する電圧（v）を生成するために使用されます。
• 整流器： 整流器は、AC（交流）をDC（直流）に変換する電気機器です。
• フィルタ： 液体や気体中の不純物を取り除くために使用される装置です。
• IoTモジュール： 機械などに埋め込まれた小さな電子機器です。ワイヤレスネットワークを介してデータを送受信するために使用されます。
• Atmega328マイクロコントローラー： IC（集積回路）です 電子機器に組み込まれている そのサイズは非常に小さいです。
• 温度センサー： これは、環境や電子機器の温度を検出または感知するために使用されるセンサーの一種です。

水の電気伝導率

塩、砂糖、または水に溶解するその他の溶媒を加えると、水の電気伝導率が電流を流し、イオンに分解する可能性があります。イオンには、正に帯電したイオンと負に帯電したイオンの2種類があります。イオンに溶解する化学物質または溶媒は、電解質としても知られています。水の伝導能力は、電気を伝導するイオンによって増加します。より多くのイオンが存在する場合、水の導電率は高く、より少ないイオンが存在する場合、水の導電率は低くなります。

電気伝導率の例

水に溶けた水の導電率をテストするには、バッテリー（9v）、蒸留水、ビーカー、ワイヤー、砂糖、重曹が必要です。ザ・ 電気伝導率の例 です

例1： ワイヤーをバッテリーに正しく接続し、ビーカーに50 mlの蒸留水を入れ、バッテリーのワイヤーをビーカーに挿入します。蒸留水は電気を通さないため、ビーカー内に気泡は発生しません。

例2： 同様に、ワイヤーをバッテリーに適切に接続し、ビーカーに水道水50 mlを取り、バッテリーのワイヤーをビーカーに挿入します。水道水も電気を通さないため、ビーカー内に気泡は形成されません。

例3： 同様に、ワイヤーをバッテリーに適切に接続し、ビーカーに蒸留水50 mlを入れ、重曹を加えてよくすすぎ、バッテリーのワイヤーをビーカーに挿入します。ソーダは優れた導体であるため、ビーカー内に気泡が形成されます。電気を通します。

電気伝導率の式

私たちが知っているように オームの法則 つまり、電流（I）は電圧（V）と抵抗（R）の比率に等しくなります。それは次のように表されます

I = V / R ——– eq（1）

「私」が現在の場所

「V」は電圧です

「R」は抵抗です

抵抗は、抵抗率と断面積による長さの積として定義されます。抵抗方程式は次のように表されます。

R =ρ* L / A ——– eq（2）

ここで、「R」は抵抗です

式（2）から、抵抗率は次のように表されます。

ρ= R * A / L ——– eq（3）

ここで、「ρ」抵抗率

「L」は長さです

断面積

導電率は抵抗率の逆数として定義され、次のように表されます。

σ= 1 /ρ——— eq（4）

式（4）に式（3）を代入すると、次のようになります。

σ= 1 / R * A / L

導電率（σ）= L / R * A ——– eq（5）

電気伝導率（σ）= L / R * Aが導き出されます

私たちは力が等しいことを知っています

F = Ee ——— eq（6）

F = ma ——— eq（7）

ここで、「F」は力です

「m」は質量です

「a」は加速度です

式（6）と（7）を等しくすると、加速が得られます

はい=いいえ

a = Ee / m ——— eq（8）

ドリフト速度は次のように表されます。

V =aτ———- eq（9）

式（9）に式（8）を代入する

V = Ee / m *τ——— eq（10）

総料金は次のように表されます

DQ = env追加

DQ / dt = envA

ここで、DQ / dtはIに等しく、次のように表されます。

I = envA

I / A = env

ここで、I / A = J

電流密度（J）= env ——– eq（11）

eq（11）にeq（10）を代入します

J = en * Ee / m *τ

J =ne2τ/ m * E

ここで、導電率（σ）=ne2τ/ m ——– eq（12）

J =σ* E ——– eq（13）

導電率は抵抗率の逆数であることがわかっているので、σ= 1 /ρ

式（12）にσ= 1 /ρを代入します

J = E /ρ——— eq（14）

緩和時間は次のように与えられます

緩和時間（τ）=λ√m/ 3K_BTeq（15）

式（12）に式（15）を代入すると、次のように導電率の式が得られます。

導電率（σ）=いいえ^二λ/√m* 3K_B* T

ザ・ 電気伝導率の式 導出されます。

アプリケーション

産業におけるいくつかの重要なアプリケーションは

• 水処理
• リーク検出
• 定置洗浄
• インターフェース検出
• 脱塩

利点

この導電性の利点は次のとおりです。

• 速い
• 信頼性
• 再現性
• 非破壊的
• 耐久性
• 安価など

電気 導電率 は私たちが日常生活で使用している優れた技術の1つです。ご存知のように、昔はマッチ棒や石炭などを熱目的で使っていましたが、今では技術が発達しています。すべての電気機器は、小さなサイズの導体で構成されています。これがあなたへの質問です。どのコンダクターが携帯電話で使用していますか？