Содержание
- Основы электричества
- Что такое проводимость?
- Проводимость против проводимости
- Электропроводность и вода: обзор
- Важность проводимости в воде
- Теплопроводность
Любой, кто проводит много времени в бассейне, быстро обнаруживает, что люди, как правило, очень обеспокоены наличием электрических устройств рядом с водой - тем более, если они подключены к сети.
Фактически это справедливо для большинства ситуаций, когда достаточный резервуар воды существует где-то рядом с известными потоками электрического тока. Благодаря проводимости воды, дьявольское преступление «тостер в ванной» является чем-то вроде любимого клише в старых школьных историях с тайнами убийств.
Дело не в том, что вы можете навредить себе электричеством, хотя это всегда важно помнить; Это то, что наиболее настороженные взрослые, и в этом отношении дети средней школы, знают, что нужно избегать смешивания воды с током в любой форме, знают ли они физику или нет. (На самом деле, некоторые чрезмерно осторожные идеи сохраняются, например, такое мнение, что вы, вероятно, получите шок, если дотронетесь до пластикового выключателя света, когда ваши пальцы мокрые.)
Более важным на данный момент является вопрос о том, как электричество «течет», по крайней мере, несколько жидкости, когда по крайней мере несколько твердые вещества могут содержать его. Это просто вода, которая взаимодействует с электричеством таким образом? Как насчет пролитого молока или сока? И в более общем плане, какие свойства материи влияют на ценность ее проводимость?
Основы электричества
Феномен, известный как электричество, не более чем движение электроны через какую-то физическую среду или материал.
Вы можете не думать о воздухе как о материале, но на самом деле воздух, богатый различными молекулами, вы не можете видеть, многие из которых могут и действительно участвуют в электрическом потоке. Вы явно не можете видеть электроны, поэтому, если вы верите в электричество, вы должны верить, что удивительно крошечные вещи играют огромную роль в поведении повседневных материалов!
Различные материалы допускают этот проход электронов, а вместе с ними и их электрические заряды, в различной степени в зависимости от их индивидуальных молекулярных и атомных структур. Чем меньше столкновений с другими крошечными объектами, испытываемых молниями электронов, тем легче они передаются через рассматриваемый вопрос.
Общее уравнение для тока I = V / R, где я ток течет в амперах, В разность электрических потенциалов в вольтах («напряжение») и р сопротивление в омах Как вы скоро узнаете, сопротивление связано с проводимостью.
Что такое проводимость?
Проводимость, или более формально электрическая проводимость, является математической мерой способности материалов проводить электричество. Он представлен греческой буквой сигма (σ) и его единица СИ (метрическая система) является сименс на метр (S / m).
Проводимость является просто математической обратной Удельное сопротивление. Удельное сопротивление представлено маленькой греческой буквой rho (ρ) и измеряется в омметрах (Ом), что означает, что S / m также может быть описано как обратный омметр (1 / Ом или Ом м).-1). По расширению, вы можете видеть, что симен является обратной величиной ома. поскольку проведение что-то в реальном мире является противоположностью сопротивляются его прохождение, это имеет физический смысл.
Проводимость материала является внутренним свойством этого материала и не связана с тем, как собирается схема или другая система, что объясняется «на метр» в единице измерения Сименса. Это связано с сопротивлением материала, часто проволоки в физических задачах, связанных с этими ситуациями, выражением R = ρL / A где L длина, если провод в м и его площадь поперечного сечения в м2.
Проводимость против проводимости
Как уже отмечалось, проводимость не зависит от экспериментальной установки и является просто отражением того, каким «конкретным» материалом (твердым, жидким или газообразным) «является». Некоторые материалы естественным образом образуют сильные проводники (и, следовательно, плохие резисторы), в то время как другие могут слабо или совсем не проводить электричество и создавать хорошие резисторы (или электрические изоляторы).
С помощью электрической цепи вы можете управлять настройкой так, чтобы вы могли получать любой уровень тока, который вам нравится, при любой комбинации включенных вами элементов сопротивления. Вот почему сопротивление обозначается р и не имеет длины в единицах; это мера системных свойств, а не материала. Соответственно, проводимость (обозначается буквой грамм и измеряется в сименах) работает так же. Но его обычно удобнее использовать р или же ρ чем идти с грамм или же σ.
В качестве аналогии рассмотрим, что тренер футбольной команды может изменить силу и скорость своих отдельных игроков, но, в конце концов, каждая существующая футбольная команда имеет одинаковые существенные ограничения: 11 игроков-игроков в сторону, различающихся по своей физической форме. возможности, но имеющие те же основные свойства.
Электропроводность и вода: обзор
Самое шокирующее, что вы узнаете в этой статье (и это не просто каламбур, честно!), Это то, что вода, строго говоря, является ужасным проводником электричества. То есть чистый H2О (водород и кислород в соотношении 2: 1) не проводит электричество.
Как вы уже не сомневаетесь, это означает, что встреча с действительно чистой водой - это то, чего по сути никогда не происходит. Даже в лабораторных условиях ионы (заряженные частицы) легко «проникают» в воду, которая конденсируется из чистого пара, то есть дистиллируется.
Вода из труб и непосредственно из природных источников неизменно богата такими примесями, как минералы, химикаты и различные растворенные вещества. Конечно, это не обязательно плохо; например, вся эта соль в океанской воде немного облегчает плавание в море, если это ваша игра.
Как это происходит, поваренная соль (хлорид натрия или NaCl) является одним из наиболее известных веществ, которые могут лишить воду ее изолирующих свойств при растворении в H.2О.
Важность проводимости в воде
Проводимость воды в реках США колеблется в широких пределах, примерно от 50 до 1500 мкСм / см. Внутренние потоки пресной воды, которые позволяют рыбе процветать, имеют тенденцию иметь между 150 и 500 мкСм / см. Более высокая или низкая проводимость может указывать на то, что вода не подходит для определенных видов рыб или макробеспозвоночных. Промышленные воды могут достигать 10000 мкСм / см.
Проводимость является косвенной мерой, например, качества воды в потоке. Каждый водный путь может похвастаться относительно постоянным диапазоном, который можно использовать в качестве базовой проводимости стандарта питьевой воды. Регулярные оценки проводимости проводятся с использованием измеритель проводимости воды, Серьезные изменения в проводимости могут сигнализировать о необходимости очистки.
Теплопроводность
Эта статья явно об электрической проводимости. В физике, однако, вы, скорее всего, услышите о проводимости тепла, которая немного отличается, потому что тепло измеряется в энергии, а электричество, которое может обеспечить энергию, нет.
Изменения теплопроводности материала имеют тенденцию к параллельному изменению его электропроводности, хотя обычно не в том же масштабе. Одним интересным свойством материалов является то, что, хотя большинство из них становятся более бедными проводниками, когда они нагреваются (поскольку частицы быстро и быстро кружатся вокруг тела при повышении температуры, они с большей вероятностью «мешают» электронам), это не относится к классу материалы, называемые полупроводниками.