Vi forklarer, hvad elektrisk ledningsevne er, og ud fra hvad den varierer. Elektrisk ledning af metaller, vand og jord.
Hvad er elektrisk ledningsevne?
Elektrisk ledningsevne er kapaciteten af stof at tillade flow af elektrisk strøm gennem deres partikler. Denne kapacitet afhænger direkte af materialets atomare og molekylære struktur, såvel som andre fysiske faktorer som f.eks. temperatur hvortil den er eller den tilstand den er i (væske, solid, gasformig).
Elektrisk ledningsevne er det modsatte af resistivitet, det vil sige modstanden mod passage af elektricitet af materialer. Der er da gode materialer og dårlige elektrisk ledende materialer, for så vidt de er mere eller mindre modstandsdygtige.
Symbolet for ledningsevne er det græske bogstav sigma (σ) og dens enhed af måling er siemens pr. meter (S/m) eller 𝛀-1⋅ m-1. Til sin beregning er forestillingerne om elektrisk felt (E) og ledningsstrømtæthed (J), som følger:
J = σE, hvorfra: σ = J / E
Ledningsevnen varierer afhængigt af materiens tilstand. I flydende medier, for eksempel, vil det afhænge af tilstedeværelsen af opløste salte i dem, der genererer ioner positivt eller negativt ladet, og er de elektrolytter, der er ansvarlige for at lede elektrisk strøm, når væsken udsættes for et elektrisk felt.
På den anden side har faste stoffer en meget mere lukket atomstruktur og med mindre bevægelse, så ledningsevnen vil afhænge af skyen af elektroner deles af bands af Valencia og ledningsbåndet, som varierer afhængigt af stoffets atomare natur: den metaller er gode elektriske ledere og ingen metaller, på den anden side, gode modstande (eller isolatorer, som f.eks plast).
Vandledningsevne
Det Vand generelt er det en god elektrisk leder. Denne kapacitet afhænger dog af dens margin af Total Opløste Solids (TDS), da tilstedeværelsen af salte og mineraler i vandet danner de elektrolytiske ioner, der tillader passage af elektrisk strøm. Beviset for dette er det destilleret vand, som er elimineret (vha destillation og andre metoder) alle ioner opløst i det, og det leder ikke elektricitet.
På denne måde er saltvands ledningsevne større end ferskvands. Stigningen i konduktivitetshastigheden kan registreres, når opløste ioner tilsættes væsken, indtil man når en grænse for ionkoncentration, hvori par af ioner dannes, positive med negative, som annullerer deres ladning og forhindrer ledningsevne.
Jordens ledningsevne
Det jordGenerelt har de forskellig elektrisk ledningsevne, afhængigt af forskellige faktorer såsom vanding eller mængden af salte, de præsenterer. Som i tilfældet med vand, vil mere saltholdig jord være bedre elektriske ledere end mindre saltholdig, og denne skelnen bestemmes ofte af mængden af vand, de modtager (da vand kan "vaske" salte fra jorden).
Dette niveau af saltholdighed forveksles ofte med jordens sodicitet (tilstedeværelsen af natrium), når saltholdighed i virkeligheden refererer til overfloden af kationer af natrium (Na +), kalium (K +), calcium (Ca2 +) og magnesium (Mg2+), sammen med kationerne af chlor (Cl–), sulfat (SO42-), bicarbonat (HCO3–) og carbonat (CO32-).
I mange tilfælde bruges teknikker som vask (til meget saltholdige jordarter) eller indsprøjtning af andre neutraliserende elementer (såsom svovl) til meget basale. Dette kan ofte bestemmes ved elektrisk ledningstest.
Metal ledningsevne
Metaller er generelt fremragende elektriske ledere. Dette er fordi atomer af denne type materiale kombineres ved dannelse af metalled. I metaller forbliver elektroner rundt om metallet som en sky, der bevæger sig rundt om tæt bundne atomkerner, og det er dem, der tillader elektrisk strømning.
Når metal påføres et elektrisk felt, flyder elektroner frit fra den ene ende af metallet til den anden, ligesom det gør med metallet. varme, som de begge er gode sendere af. Det er derfor kobber og andre metaller i elledninger og elektroniske enheder. Følgende figur viser skematisk strømmen af elektroner (i rødt) når et elektrisk felt påføres et metal: