Праводнасць: вызначэнне|раўнанні|вымярэнні|прымяненне

Электраправоднасць— гэта значна больш, чым абстрактнае паняцце; гэта фундаментальная аснова нашага ўзаемазвязанага свету, якая бясшумна забяспечвае энергіяй усё: ад найноўшых электронных прылад у вашых руках да велізарных размеркавальных сетак, якія асвятляюць нашы гарады.

Для інжынераў, фізікаў і матэрыялазнаўцаў, а таксама для ўсіх, хто імкнецца сапраўды зразумець паводзіны матэрыі, авалоданне праводнасцю з'яўляецца неад'емнай часткай працэсу. Гэта падрабязны дапаможнік не толькі дае дакладнае вызначэнне праводнасці, але і раскрывае яе крытычна важнае значэнне, даследуе фактары, якія на яе ўплываюць, і падкрэслівае яе перадавыя прымяненні ў розных галінах, такіх як паўправаднікі, матэрыялазнаўства і аднаўляльныя крыніцы энергіі. Проста націсніце, каб даведацца, як разуменне гэтай важнай уласцівасці можа рэвалюцыянізаваць вашы веды пра свет электрычнасці.

Змест:

1. Што такое праводнасць

2. Фактары, якія ўплываюць на праводнасць

3. Адзінкі праводнасці

4. Як вымераць праводнасць: ураўненні

5. Прылады, якія выкарыстоўваюцца для вымярэння праводнасці

6. Прымяненне праводнасці

7. Часта задаваныя пытанні

Што такое праводнасць?

Электраправоднасць (σ) — гэта фундаментальная фізічная ўласцівасць, якая колькасна вызначае здольнасць матэрыялу падтрымліваць праходжанне электрычнага току.Па сутнасці, гэта вызначае, наколькі лёгка носьбіты зараду, у першую чаргу свабодныя электроны ў металах, могуць перамяшчацца праз рэчыва. Гэтая важная характарыстыка з'яўляецца трывалай асновай для шматлікіх ужыванняў — ад мікрапрацэсараў да муніцыпальнай энергаінфраструктуры.

Як адваротная частка праводнасці, электрычнае супраціўленне (ρ) — гэта супраціўленне току. Такім чынам,нізкае супраціўленне непасрэдна адпавядае высокай праводнасціСтандартнай міжнароднай адзінкай вымярэння з'яўляецца Сіменс на метр (С/м), хоць мілісіменсы на сантыметр (мСм/см) звычайна выкарыстоўваецца ў хімічным і экалагічным аналізе.

Праводнасць супраць супраціўлення: праваднікі супраць ізалятараў

Выключная праводнасць (σ) абазначае матэрыялы як праваднікі, у той час як выяўленае супраціўленне (ρ) робіць іх ідэальнымі ізалятарам. Па сутнасці, рэзкі кантраст у праводнасці матэрыялаў вынікае з рознай даступнасці рухомых носьбітаў зараду.

Высокая праводнасць (праваднікі)

Такія металы, як медзь і алюміній, валодаюць надзвычай высокай праводнасцю. Гэта звязана з іх атамнай структурай, якая мае велізарны «мора» лёгка рухомых валентных электронаў, якія не моцна звязаны з асобнымі атамамі. Гэтая ўласцівасць робіць іх незаменнымі для электраправодкі, ліній электраперадачы і высокачастотных ланцугоў.

Калі вы хочаце даведацца больш пра электрычную праводнасць матэрыялаў, не саромейцеся прачытаць пост, прысвечаны раскрыццю электрычнай праводнасці ўсіх матэрыялаў у вашым жыцці.

Нізкая праводнасць (ізалятары)

Такія матэрыялы, як гума, шкло і кераміка, вядомыя як ізалятары. Яны маюць мала або зусім не маюць свабодных электронаў, што моцна супраціўляецца праходжанню электрычнага току. Гэтая характарыстыка робіць іх жыццёва важнымі для бяспекі, ізаляцыі і прадухілення кароткіх замыканняў ва ўсіх электрычных сістэмах.

Фактары, якія ўплываюць на праводнасць

Электраправоднасць — гэта фундаментальная ўласцівасць матэрыялу, але, насуперак распаўсюджанаму памылковаму меркаванню, яна не з'яўляецца фіксаванай пастаяннай велічынёй. Здольнасць матэрыялу праводзіць электрычны ток можа істотна і прадказальна залежаць ад знешніх зменных навакольнага асяроддзя і дакладнай кампазіцыйнай інжынерыі. Разуменне гэтых фактараў з'яўляецца асновай сучаснай электронікі, сэнсарных і энергетычных тэхналогій:

1. Як знешнія фактары ўплываюць на праводнасць

Непасрэднае асяроддзе матэрыялу аказвае значны кантроль над рухомасцю яго носьбітаў зараду (звычайна электронаў або дзірак). Давайце разгледзім іх падрабязней:

1. Цеплавыя эфекты: уплыў тэмпературы

Тэмпература, бадай, з'яўляецца самым універсальным мадыфікатарам электрычнага супраціўлення і праводнасці.

Для пераважнай большасці чыстых металаў,праводнасць памяншаецца з павышэннем тэмпературыЦеплавая энергія прымушае атамы металу (крышталічную рашотку) вібраваць з большай амплітудай, і, адпаведна, гэтыя ўзмоцненыя ваганні рашоткі (або фаноны) павялічваюць частату падзеяў рассейвання, эфектыўна перашкаджаючы плыўнаму патоку валентных электронаў. Гэта з'ява тлумачыць, чаму перагрэтыя правады прыводзяць да страты магутнасці.

І наадварот, у паўправадніках і ізалятарах праводнасць рэзка ўзрастае з павышэннем тэмпературы. Дададзеная цеплавая энергія ўзбуджае электроны з валентнай зоны праз забароненую зону ў зону праводнасці, тым самым ствараючы большую колькасць рухомых носьбітаў зараду і значна зніжаючы супраціўленне.

2. Механічнае напружанне: роля ціску і дэфармацыі

Прымяненне механічнага ціску можа змяніць атамную адлегласць і крышталічную структуру матэрыялу, што, у сваю чаргу, уплывае на праводнасць, і гэта з'ява мае вырашальнае значэнне ў п'езарэзістыўных датчыках.

У некаторых матэрыялах сціскальны ціск прымушае атамы збліжацца, павялічваючы перакрыццё электронных арбіталей і палягчаючы рух носьбітаў зарада, тым самым павялічваючы праводнасць.

У такіх матэрыялах, як крэмній, расцяжэнне (дэфармацыя расцяжэння) або сцісканне (дэфармацыя сціску) можа перабудаваць энергетычныя зоны электронаў, змяняючы эфектыўную масу і рухомасць носьбітаў зарада. Гэты дакладны эфект выкарыстоўваецца ў тэнзаметрах і пераўтваральніках ціску.

2. Як прымешкі ўплываюць на праводнасць

У галіне фізікі цвёрдага цела і мікраэлектронікі канчатковы кантроль над электрычнымі ўласцівасцямі дасягаецца з дапамогай кампазіцыйнай інжынерыі, у першую чаргу з дапамогай легавання.

Легаванне — гэта строга кантраляванае ўвядзенне мікраколькасцяў пэўных атамаў прымесей (звычайна вымяраемых у частках на мільён) у высокаачышчаны, унутраны базавы матэрыял, такі як крэмній або германій.

Гэты працэс не толькі змяняе праводнасць; ён фундаментальна змяняе тып і канцэнтрацыю носьбітаў матэрыялу, каб стварыць прадказальныя, асіметрычныя электрычныя ўласцівасці, неабходныя для вылічэнняў:

Допінг N-тыпу (адмоўны)

Уводзячы элемент з большай колькасцю валентных электронаў (напрыклад, фосфар або мыш'як, якія маюць 5), чым матэрыял-гаспадар (напрыклад, крэмній, які мае 4). Дадатковы электрон лёгка перадаецца ў зону праводнасці, робячы электрон асноўным носьбітам зарада.

Допінг тыпу P (станоўчы)

Увядзенне элемента з меншай колькасцю валентных электронаў (напрыклад, бору або галію, якія маюць 3). Гэта стварае электронную вакансію, або «дзірку», якая дзейнічае як носьбіт станоўчага зараду.

Здольнасць дакладна кантраляваць праводнасць з дапамогай легавання — гэта рухавік лічбавай эры:

Для паўправадніковых прылад ён выкарыстоўваецца для фарміраванняp-nпераходы — актыўныя вобласці дыёдаў і транзістараў, якія дазваляюць току праходзіць толькі ў адным кірунку і служаць асноўнымі камутацыйнымі элементамі ў інтэгральных схемах (ІС).

Для тэрмаэлектрычных прылад кантроль праводнасці мае вырашальнае значэнне для балансавання неабходнасці добрай электраправоднасці (для перамяшчэння зарада) і дрэннай цеплаправоднасці (для падтрымання градыенту тэмператур) у матэрыялах, якія выкарыстоўваюцца для выпрацоўкі энергіі і астуджэння.

З пункту гледжання перадавых датчыкаў, матэрыялы можна легіраваць або хімічна мадыфікаваць для стварэння хімічных рэзістараў, праводнасць якіх рэзка змяняецца пры звязванні з пэўнымі газамі або малекуламі, што складае аснову высокаадчувальных хімічных датчыкаў.

Разуменне і дакладнае кіраванне праводнасцю застаецца крытычна важным для распрацоўкі тэхналогій наступнага пакалення, забеспячэння аптымальнай прадукцыйнасці і максімізацыі эфектыўнасці практычна ва ўсіх сектарах навукі і тэхнікі.

Адзінкі вымярэння праводнасці

Стандартнай адзінкай вымярэння праводнасці ў сістэме СІ з'яўляецца сіменс на метр (См/м). Аднак у большасці прамысловых і лабараторных устаноў больш распаўсюджанай базавай адзінкай з'яўляецца сіменс на сантыметр (См/см). Паколькі значэнні праводнасці могуць ахопліваць шмат парадкаў велічыні, вымярэнні звычайна выражаюцца з дапамогай прэфіксаў:

1. мікрасіменс на сантыметр (мСм/см) выкарыстоўваецца для вадкасцей з нізкай праводнасцю, такіх як дэіянізаваная вада або вада, атрыманая метадам зваротнага осмасу (RO).

2. мілісіменс на сантыметр (мСм/см) — звычайная адзінка для вадаправоднай вады, тэхнічнай вады або саланаватай вады.(1 мСм/см = 1000 мкСм/см).

3. дэцысіменс на метр (дСм/м) часта выкарыстоўваецца ў сельскай гаспадарцы і эквівалентны мСм/см (1 дСм/м = 1 мСм/см).

Як вымераць праводнасць: ураўненні

Aвымяральнік праводнасціне вымярае праводнасць непасрэдна. Замест гэтага ён вымярае праводнасць (у Siemens), а затым разлічвае праводнасць з выкарыстаннем спецыфічнай для датчыка пастаяннай ячэйкі (K). Гэтая канстанта (у адзінках см^-1) — гэта фізічная ўласцівасць геаметрыі датчыка. Асноўны разлік прыбора:

Праводнасць (См/см) = Вымераная праводнасць (См) × Пастаянная ячэйкі (К, у см⁻¹)

Метад, які выкарыстоўваецца для атрымання гэтага вымярэння, залежыць ад прымянення. Найбольш распаўсюджаны метад прадугледжвае кантактныя (патэнцыяметрычныя) датчыкі, якія выкарыстоўваюць электроды (часта графітавыя або з нержавеючай сталі), што знаходзяцца ў непасрэдным кантакце з вадкасцю. Простая канструкцыя з 2 электродамі эфектыўная для прымянення з нізкай праводнасцю, напрыклад, чыстай вады. Больш прасунутыя 4-электроддатчыкізабяспечвацьвысокая дакладнасць у значна шырэйшым дыяпазоне і менш схільныя да памылак з-за ўмеранага забруджвання электрода.

Для агрэсіўных, каразійных або высокаправодных раствораў, дзе электроды могуць забруджвацца або карозаваць, выкарыстоўваюцца індуктыўныя (тараідальныя) датчыкі. Гэтыя бескантактавыя датчыкі маюць дзве дроцяныя шпулькі, зачыненыя трывалым палімерам. Адна шпулька індукуе электрычную пятлю току ў растворы, а другая шпулька вымярае велічыню гэтага току, якая прама прапарцыйная праводнасці вадкасці. Такая канструкцыя надзвычай трывалая, бо ніякія металічныя часткі не падвяргаюцца ўздзеянню працэсу.

Вымярэнні праводнасці і тэмпературы

Вымярэнні праводнасці моцна залежаць ад тэмпературы. Па меры павышэння тэмпературы вадкасці яе іёны становяцца больш рухомымі, што прыводзіць да павелічэння вымеранай праводнасці (часта прыкладна на 2% на °C). Каб забяспечыць дакладнасць і параўнальнасць вымярэнняў, іх неабходна нармалізаваць да стандартнай эталоннай тэмпературы, якая з'яўляецца універсальнай.25°C.

Сучасныя вымяральнікі праводнасці выконваюць гэтую карэкцыю аўтаматычна з дапамогайінтэграванытэмпературадатчыкГэты працэс, вядомы як аўтаматычная тэмпературная кампенсацыя (ATC), ужывае алгарытм карэкцыі (напрыклад, лінейную формулуG25 = G_t/[1+α(T-25)]) каб паведаміць праводнасць так, быццам яна вымяралася пры тэмпературы 25°C.

Дзе:

Г₂₅= Карэкціраваная праводнасць пры 25°C;

Г_т= Неапрацаваная праводнасць, вымераная пры тэмпературы працэсуT;

T= Вымераная тэмпература працэсу (у °C);

α (альфа)= Тэмпературны каэфіцыент раствора (напрыклад, 0,0191 або 1,91%/°C для раствораў NaCl).

Вымярэнне праводнасці з дапамогай закона Ома

Закон Ома, краевугольны камень электратэхнікі, забяспечвае практычную аснову для колькаснага вызначэння электраправоднасці матэрыялу (σ). Гэты прынцыпусталёўвае прамую карэляцыю паміж напружаннем (V), сілай току (I) і супраціўленнем (R)Пашырыўшы гэты закон на фізічную геаметрыю матэрыялу, можна атрымаць яго ўнутраную праводнасць.

Першы крок — прымяніць закон Ома (R = V/I) да канкрэтнага ўзору матэрыялу. Для гэтага неабходна правесці два дакладныя вымярэнні: напружанне, прыкладзенае да ўзору, і сілу току, які працякае праз яго ў выніку. Суадносіны гэтых двух значэнняў дае агульнае электрычнае супраціўленне ўзору. Аднак гэтае разлічанае супраціўленне залежыць ад памеру і формы ўзору. Каб нармалізаваць гэтае значэнне і вызначыць уласцівую праводнасць матэрыялу, неабходна ўлічваць яго фізічныя памеры.

Два найважнейшыя геаметрычныя фактары — гэта даўжыня ўзору (L) і плошча яго папярочнага сячэння (A). Гэтыя элементы аб'яднаны ў адну формулу: σ = L / (R^A).

Гэтае ўраўненне эфектыўна пераўтварае вымерную знешнюю ўласцівасць супраціўлення ў фундаментальную ўнутраную ўласцівасць праводнасці. Важна разумець, што дакладнасць канчатковага разліку непасрэдна залежыць ад якасці зыходных дадзеных. Любыя эксперыментальныя памылкі пры вымярэнні V, I, L або A пагоршаць дакладнасць разлічанай праводнасці.

Інструменты, якія выкарыстоўваюцца для вымярэння праводнасці

У кіраванні прамысловымі працэсамі, ачыстцы вады і хімічнай вытворчасці электраправоднасць — гэта не проста пасіўнае вымярэнне, гэта крытычна важны параметр кіравання. Дасягненне дакладных і паўтаральных дадзеных не дасягаецца з дапамогай аднаго універсальнага інструмента. Замест гэтага патрабуецца стварэнне поўнай, узгодненай сістэмы, дзе кожны кампанент выбіраецца для выканання канкрэтнай задачы.

Надзейная сістэма праводнасці складаецца з дзвюх асноўных частак: кантролера (мозгу) і датчыка (асноў пачуццяў), абедзве з якіх павінны падтрымлівацца належнай каліброўкай і кампенсацыяй.

1. Аснова: кантролер праводнасці

Цэнтральным вузлом сістэмы з'яўляеццагэтыонлайнкантролер праводнасці, які робіць значна больш, чым проста паказвае значэнне. Гэты кантролер выступае ў якасці «мозгу», забяспечваючы харчаваннем датчыка, апрацоўваючы неапрацаваны сігнал і робячы дадзеныя карыснымі. Яго асноўныя функцыі ўключаюць наступнае:

① Аўтаматычная тэмпературная кампенсацыя (ATC)

Праводнасць вельмі адчувальная да тэмпературы. Прамысловы кантролер, напрыклад,SUP-TDS210-BабовысокадакладныSUP-EC8.0выкарыстоўвае ўбудаваны тэмпературны элемент для аўтаматычнай карэкцыі кожнага паказання да стандарту 25°C. Гэта важна для дакладнасці.

② Выхады і сігналы трывогі

Гэтыя прылады пераўтвараюць вымярэнне ў сігнал 4-20 мА для ПЛК або запускаюць рэле для сігналізацыі і кіравання дазавальным помпай.

③ Інтэрфейс каліброўкі

Кантролер настроены з дапамогай праграмнага інтэрфейсу для выканання рэгулярных, простых калібровак.

2. Выбар правільнага датчыка

Найважнейшым этапам з'яўляецца выбар датчыка (ці зонда), бо яго тэхналогія павінна адпавядаць уласцівасцям вашай вадкасці. Выкарыстанне няправільнага датчыка з'яўляецца галоўнай прычынай няўдалых вымярэнняў.

Для чыстай вады і сістэм RO (нізкая праводнасць)

Для такіх ужыванняў, як зваротны осмас, дэіянізаваная вада або пажыўная вада для катлоў, вадкасць утрымлівае вельмі мала іонаў. Тут выкарыстоўваецца двухэлектродны датчык праводнасці (напрыкладгэтыSUP-TDS7001) — ідэальны выбарtoмераправоднасць вадыЯго канструкцыя забяспечвае высокую адчувальнасць і дакладнасць пры такіх нізкіх узроўнях праводнасці.

Для агульнага прызначэння і сцёкавых вод (сярэдняй і высокай праводнасці)

У забруджаных растворах, якія змяшчаюць завіслыя цвёрдыя рэчывы або маюць шырокі дыяпазон вымярэнняў (напрыклад, сцёкавыя воды, вадаправодная вада або маніторынг навакольнага асяроддзя), датчыкі схільныя да забруджвання. У такім выпадку чатырохэлектродны датчык праводнасці, напрыкладгэтыSUP-TDS7002 — найлепшае рашэнне. На гэтую канструкцыю менш уплывае наліў на паверхні электродаў, што забяспечвае значна шырэйшы, больш стабільны і надзейны дыяпазон паказанняў у зменлівых умовах.

Для агрэсіўных хімікатаў і суспензій (агрэсіўныя і высокаправодныя)

Пры вымярэнні агрэсіўных асяроддзяў, такіх як кіслоты, шчолачы або абразіўныя суспензіі, традыцыйныя металічныя электроды хутка падвяргаюцца карозіі і выходзяць з ладу. Рашэннем з'яўляецца бескантактавы індуктыўны (тараідальны) датчык праводнасці, напрыкладгэтыSUP-TDS6012лінейка. Гэты датчык выкарыстоўвае дзве герметычныя шпулькі для індуцыравання і вымярэння току ў вадкасці без дакранання якой-небудзь часткі датчыка да яе. Гэта робіць яго практычна неўспрымальным да карозіі, забруджвання і зносу.

3. Працэс: забеспячэнне доўгатэрміновай дакладнасці

Надзейнасць сістэмы забяспечваецца адным найважнейшым працэсам: каліброўкай. Кантролер і датчык, незалежна ад іх складанасці, павінны быць правераны на адпаведнасць...вядомыспасылкарашэнне(стандарт праводнасці) для забеспячэння дакладнасці. Гэты працэс кампенсуе любы нязначны зрух датчыка або забруджванне з цягам часу. Добры кантролер, напрыкладгэтыSUP-TDS210-C, робіць гэтую працэдуру простай, кіруемай праз меню.

Дасягненне дакладнага вымярэння праводнасці — гэта пытанне разумнага праектавання сістэмы. Гэта патрабуе сумяшчэння інтэлектуальнага кантролера з тэхналогіяй датчыкаў, распрацаванай для вашага канкрэтнага прымянення.

Які матэрыял найлепш праводзіць электрычнасць?

Найлепшым матэрыялам для правядзення электрычнасці з'яўляецца чыстае срэбра (Ag), якое мае найвышэйшую электраправоднасць сярод усіх элементаў. Аднак яго высокі кошт і схільнасць да пацьмянення (акіслення) абмяжоўваюць яго шырокае прымяненне. Для большасці практычных ужыванняў стандартам з'яўляецца медзь (Cu), бо яна прапануе другую найлепшую праводнасць пры значна больш нізкай цане і мае высокую пластычнасць, што робіць яе ідэальнай для праводкі, рухавікоў і трансфарматараў.

І наадварот, золата (Au), нягледзячы на ​​меншую праводнасць, чым срэбра і медзь, жыццёва важна ў электроніцы для адчувальных нізкавольтных кантактаў, паколькі яно валодае найвышэйшай каразійнай устойлівасцю (хімічнай інертнасцю), што прадухіляе дэградацыю сігналу з цягам часу.

Нарэшце, алюміній (Al) выкарыстоўваецца для ліній электраперадачы высокага напружання на вялікія адлегласці, таму што яго меншая вага і больш нізкі кошт прапануюць значныя перавагі, нягледзячы на ​​меншую праводнасць па аб'ёме ў параўнанні з меддзю.

Прымяненне праводнасці

Электраправоднасць, як уласцівая матэрыялу здольнасць праводзіць электрычны ток, з'яўляецца фундаментальнай уласцівасцю, якая рухае развіццё тэхналогій. Яе прымяненне ахоплівае ўсё: ад буйнамаштабнай энергетычнай інфраструктуры да мікрамаштабнай электронікі і маніторынгу навакольнага асяроддзя. Ніжэй прыведзены асноўныя сферы прымянення, дзе гэтая ўласцівасць мае важнае значэнне:

Энергетыка, электроніка і вытворчасць

Высокая праводнасць — аснова нашага электрычнага свету, а кантраляваная праводнасць мае вырашальнае значэнне для прамысловых працэсаў.

Перадача энергіі і электраправодка

Высокаправодныя матэрыялы, такія як медзь і алюміній, з'яўляюцца стандартам для электраправодкі і ліній электраперадач на вялікія адлегласці. Іх нізкае супраціўленне мінімізуе I²R (джоўлевы) страты нагрэву, што забяспечвае эфектыўную перадачу энергіі.

Электроніка і паўправаднікі

На мікраўзроўні праводныя дарожкі на друкаваных платах (ПХП) і раздымах утвараюць шляхі для перадачы сігналаў. У паўправадніках праводнасць крэмнію дакладна маніпулюецца (легуецца) для стварэння транзістараў, якія з'яўляюцца асновай усіх сучасных інтэгральных схем.

Электрахімія

Гэтая галіна абапіраецца на іонную праводнасць электралітаў. Гэты прынцып з'яўляецца рухавіком для акумулятараў, паліўных элементаў і прамысловых працэсаў, такіх як гальваніка, рафінаванне металаў і вытворчасць хлору.

Кампазітныя матэрыялы

Для стварэння кампазітаў з пэўнымі электрычнымі ўласцівасцямі ў палімеры дадаюцца праводныя напаўняльнікі (напрыклад, вугляродныя або металічныя валокны). Яны выкарыстоўваюцца для электрамагнітнага экранавання (EMI) для абароны адчувальных прылад і для абароны ад электрастатычнага разраду (ESD) у вытворчасці.

Маніторынг, вымярэнне і дыягностыка

Вымярэнне праводнасці гэтак жа важна, як і сама ўласцівасць, і служыць магутным аналітычным інструментам.

Маніторынг якасці вады і навакольнага асяроддзя

Вымярэнне праводнасці з'яўляецца асноўным метадам ацэнкі чысціні і салёнасці вады. Паколькі раствораныя іённыя цвёрдыя рэчывы (ТДС) непасрэдна павялічваюць праводнасць, датчыкі выкарыстоўваюцца для кантролю пітной вады,кіравацьсцёкавыя водылячэннеі ацэньваць стан глебы ў сельскай гаспадарцы.

Медыцынская дыягностыка

Арганізм чалавека функцыянуе на аснове біяэлектрычных сігналаў. Медыцынскія тэхналогіі, такія як электракардыяграфія (ЭКГ) і электраэнцэфалаграфія (ЭЭГ), працуюць шляхам вымярэння нязначных электрычных токаў, якія праводзяцца іёнамі ў арганізме, што дазваляе дыягнаставаць сардэчныя і неўралагічныя захворванні.

Датчыкі кіравання працэсамі

У хімічнайіежавытворчасцьДатчыкі праводнасці выкарыстоўваюцца для маніторынгу працэсаў у рэжыме рэальнага часу. Яны могуць выяўляць змены канцэнтрацыі, вызначаць мяжы паміж рознымі вадкасцямі (напрыклад, у сістэмах ачысткі на месцы) або папярэджваць аб прымешках і забруджванні.

Часта задаваныя пытанні

Пытанне 1: У чым розніца паміж праводнасцю і супраціўленнем?

A: Праводнасць (σ) — гэта здольнасць матэрыялу праводзіць электрычны ток, якая вымяраецца ў сіменсах на метр (См/м). Удзельнае супраціўленне (ρ) — гэта яго здольнасць супрацьстаяць току, якая вымяраецца ў Ом-метрах (Ом⋅м). Гэта прамыя матэматычныя адваротныя велічыні (σ=1/ρ).

Пытанне 2: Чаму металы маюць высокую праводнасць?

A: У металах выкарыстоўваецца металічная сувязь, пры якой валентныя электроны не звязаны ні з адным атамам. Гэта ўтварае дэлакалізаванае «мора электронаў», якое свабодна рухаецца праз матэрыял, лёгка ствараючы ток пры падачы напружання.

Пытанне 3: Ці можна змяніць праводнасць?

A: Так, праводнасць вельмі адчувальная да знешніх умоў. Найбольш распаўсюджанымі фактарамі з'яўляюцца тэмпература (павышэнне тэмпературы зніжае праводнасць у металах, але павялічвае яе ў вадзе) і наяўнасць прымешак (якія парушаюць паток электронаў у металах або дадаюць іоны ў ваду).

Пытанне 4: Што робіць такія матэрыялы, як гума і шкло, добрымі ізалятарам?

A: Гэтыя матэрыялы маюць моцныя кавалентныя або іонныя сувязі, дзе ўсе валентныя электроны шчыльна ўтрымліваюцца. Без свабодных электронаў для руху яны не могуць падтрымліваць электрычны ток. Гэта вядома як вельмі вялікая «шырыня забароненай зоны».

Пытанне 5: Як вымяраецца праводнасць вады?

A: Прыбор вымярае іонную праводнасць раствораных соляў. Яго зонд прыкладае да вады пераменнае напружанне, што прымушае раствораныя іоны (напрыклад, Na+ або Cl−) рухацца і ствараць ток. Прыбор вымярае гэты ток, аўтаматычна карэктуе тэмпературу і выкарыстоўвае «канстанту ячэйкі» датчыка для атрымання канчатковага значэння (звычайна ў мкСм/см).