Den första personen som experimenterade med elektrisk ledningsförmåga är Stephen Gray. Han är en engelsk färgare och astronom. Han föddes i England i december 1666 och dog i London den 7 februari 1736. Benjamin Franklin, Alessandro Volta, Georg Simon Ohm , Andre Marine Ampere, Joseph John Thomson är andra forskare som observerade den elektriska ledningsförmågan genom att använda olika typer av metaller i sina experiment. Tidigare använde människor kol för att producera el i industrier, hem, fartyg, motorer, järnlådor etc. Den här artikeln diskuterar en översikt över elektrisk ledningsförmåga.
Vad är elektrisk ledningsförmåga?
Elektrisk ledningsförmåga definieras som en typ av ledningsförmåga som har substans eller material förmåga att leda elektricitet över ett definierat område som vi också kan kalla det som konduktivitet eller elektrolytledningsförmåga eller konduktivitet eller EC. Symbolen för den elektriska ledningsförmågan representeras av sigma (σ).
När joner finns i lösningen överför endast ämnena el. Joner definieras som en partikel som bär positiva (+) eller negativa (-) laddningar i lösningen. Den mäts med EC-mätaren. Konduktivitetsenhet: SI-konduktivitetsenhet är Siemens per meter (s / m), som uppfanns av Werner Von Siemens och Johann Georg Halske.
Översikt över elektrisk ledningsförmåga
Elektrisk ledningsförmåga är den process som leder elektricitet med olika metaller. Anordningarna som är elektriska omvandlare elektrisk energi in i andra energier. Elektriska enheter förbrukar mer ström för ledning av ström och det fungerar endast på högspänning. Några av de elektriska apparaterna är varmvattenberedare, tv-apparater, mikrovågsugn, hårtorkar, kvarnar, dammsugare, fläktar, kylskåp, etc.
Nu får vi el med olika typer av metaller som silver, aluminium, guld, vatten, mässing, tenn, bly, kvicksilver, grafit, koppar, stål, järn, havsvatten, citronsaft, betong, etc. är bra ledare som leder elektricitet. Några av de dåliga ledarna är glas, papper, trä, honung, plast, gummi, luft, svavel, gaser, oljor, diamanter etc. som inte leder elektricitet.
Material är av två typer, de är metaller och icke-metaller. De elektrisk ledningsförmåga hos metaller är metaller är bra ledare som leder elektricitet och icke-metaller är dåliga ledare som inte leder elektricitet.
typer av material
EC-mätare
EC-mätare används för att mäta vattenets elektriska ledningsförmåga för att kontrollera renheten i vattnet. Den består av en 24 kHz fyrkantig våg generator , platinsondgivare, I – V-omvandlare, likriktare, filter, IoT-modul, Atmega 328 mikrokontroller och temperatursensor . Blockdiagrammet för EC-mätaren visas nedan:
ec-meter-block-diagram
- Square Wave Generator: Fyrkantsgeneratorn genererar endast digitala signaler i en fyrkantig vågform eftersom amplitudnivåerna är ändliga.
- Platinsondssensor: Utgången från fyrkantsgeneratorn ges som ingång till sensorproben, som består av platina. Det är en enhet som används för att upptäcka förändringar i miljön.
- I - V-omvandlare: Den används för att producera en spänning (v) som är proportionell mot den givna strömmen (i).
- Likriktare: Likriktare är en elektrisk enhet som omvandlar växelström (växelström) till likström (likström).
- Filtrera: Det är en anordning som används för att avlägsna föroreningar i vätskor eller gaser.
- IoT-modul: Det är en liten elektronisk enhet inbäddad i maskiner och saker. Den används för att skicka och ta emot data via ett trådlöst nätverk.
- Atmega328 mikrokontroller: Det är en IC (Integrated Circuit) inbäddade i elektroniska enheter och dess storlek är väldigt liten.
- Temperatursensor: Det är en typ av sensor som används för att detektera eller känna av temperaturen i miljön och elektroniska enheter.
Elektrisk konduktivitet hos vatten
Vattens elektriska ledningsförmåga passerar strömmen när vi tillsätter salt, socker eller andra lösningsmedel som löser sig i vatten kan bryta sig till joner. Joner är två typer de är positivt laddade joner och negativt laddade joner. Kemikalier eller lösningsmedel som löses upp i joner kallas också elektrolyter. Vattenförmågan ökas med joner för att leda elektricitet. Konduktiviteten hos vatten är hög när fler joner är närvarande och konduktiviteten hos vatten är låg när färre joner är närvarande.
Elektriska konduktivitetsexempel
För att testa konduktiviteten hos vatten löst i vatten behöver vi ett batteri (9v), destillerat vatten, bägare, tråd, socker, bakpulver. De exempel på elektrisk ledningsförmåga är
Exempel 1: Anslut kablarna ordentligt till batteriet och ta 50 ml destillerat vatten i en bägare och sätt in batteriets ledningar i bägaren, inga gasbubblor bildas i bägaren eftersom destillerat vatten inte leder elektricitet.
Exempel 2: På samma sätt Anslut kablarna ordentligt till batteriet och ta 50 ml kranvatten i en bägare och sätt in batteriets ledningar i bägaren, inga gasbubblor bildas i bägaren eftersom kranvatten inte heller leder elektricitet.
Exempel 3: Anslut kablarna ordentligt till batteriet och ta 50 ml destillerat vatten i en bägare och tillsätt lite bakpulver och skölj det ordentligt, sätt in batteriets ledningar i bägaren, gasbubblor bildas i bägaren eftersom soda är en bra ledare som driver el.
Elektrisk konduktivitetsekvation
Som vi vet att Ohms lag dvs ström (I) är lika med förhållandet mellan spänning (V) och motstånd (R). Det uttrycks som
I = V / R ——– ekv (1)
Där ”jag” är aktuell
'V' är spänning
'R' är motstånd
Motstånd definieras som en produkt av resistivitet och längd efter tvärsnittsarea. Motståndsekvationen uttrycks som
R = ρ * L / A ——– ekv (2)
Där ”R” är motstånd
Från ekv (2) uttrycks resistiviteten som
ρ = R * A / L ——– ekv (3)
Där 'ρ' motstånd
'L' är längd
Ett område av tvärsnittet
Konduktivitet definieras som ett ömsesidigt motstånd och det uttrycks som
σ = 1 / ρ ——— ekv (4)
Att ersätta ekv (3) i ekv (4) kommer att få
σ = 1 / R * A / L
Konduktivitet (σ) = L / R * A ——– ekv (5)
Elektrisk ledningsförmåga (σ) = L / R * A härleds
Vi vet att kraften är lika med
F = Ee ——— ekv (6)
F = ma ——— ekv (7)
Där 'F' är Force
'M' är massa
'A' är en acceleration
att jämföra ekv (6) och (7) kommer att få acceleration
Ja = nej
a = Ee / m ——— ekv (8)
Drivhastighet uttrycks som
V = aτ ———- ekv (9)
Ersätta ekv (8) i ekv (9)
V = Ee / m * τ ——— ekv (10)
Total avgift uttrycks som
DQ = env Lägg till
DQ / dt = envA
där DQ / dt är lika med I, uttryckt som
Jag = envA
I / A = env
Där jag / A = J
Strömtäthet (J) = env ——– ekv (11)
Ersätt ekv (10) i ekv (11)
J = sv * Ee / m * τ
J = ne2τ / m * E
Där konduktivitet (σ) = ne2τ / m ——– ekv (12)
J = σ * E ——– eq (13)
Som vi vet är konduktivitet ömsesidig mot resistivitet dvs σ = 1 / ρ
Ersättare σ = 1 / ρ i ekv (12)
J = E / ρ ——— ekv (14)
Där avkopplingstid ges som
Avkopplingstid (τ) = λ√m / 3KBTeq (15)
Ersätt ekv (15) i ekv (12) får vi konduktivitetsekvationen som
Konduktivitet (σ) = nejtvåλ / √m * 3KB* T
De elektrisk ledningsförmåga härleds.
Applikationer
Några viktiga tillämpningar i branscher är
- Vattenbehandling
- Läckagedetektering
- Rengör på plats
- Gränssnittsdetektering
- Avsaltning
Fördelar
Fördelarna med denna konduktivitet inkluderar följande.
- Snabb
- Pålitlighet
- Repeterbarhet
- Icke-destruktiv
- Hållbar
- Billigt osv
Elektrisk ledningsförmåga är en av de bra teknologier som vi använder i vårt dagliga liv. Som vi vet att tidigare använde människor tändstickor, kol etc för värmeändamål men nu utvecklas tekniken. Varje elektrisk enhet består av ledare i små storlekar. Här är frågan för dig vilken ledare som använder i mobiltelefoner?
