نفسر ماهية التوصيل الكهربائي وبناءً على ما يتنوع. التوصيل الكهربائي للمعادن والمياه والتربة.
ما هي الموصلية الكهربائية؟
الموصلية الكهربائية هي قدرة موضوع للسماح بتدفق التيار الكهربائي من خلال لهم حبيبات. تعتمد هذه السعة بشكل مباشر على التركيب الذري والجزيئي للمادة ، بالإضافة إلى العوامل الفيزيائية الأخرى مثل درجة الحرارة التي هي أو الحالة التي هي فيها (سائل, صلب, الغازي).
الموصلية الكهربائية هي عكس المقاومة ، أي مقاومة مرور كهرباء التابع مواد. هناك بعد ذلك مواد جيدة ومواد موصلة للكهرباء سيئة ، بقدر ما تكون أكثر أو أقل مقاومة.
الرمز الذي يمثل الموصلية هو الحرف اليوناني سيجما (σ) ووحدتها من قياس هي سيمنز لكل متر (S / م) أو 𝛀-1⋅ م -1. لحسابها ، مفاهيم الحقل الكهربائي (E) وكثافة تيار التوصيل (J) ، على النحو التالي:
J = σE ، من حيث: σ = J / E.
الموصلية تختلف تبعا ل حالة المادة. في الوسائط السائلة ، على سبيل المثال ، سوف يعتمد على وجود الأملاح الذائبة فيها التي تولد الأيونات موجبة أو سالبة الشحنة ، والإلكتروليتات هي المسؤولة عن توصيل التيار الكهربائي عندما يتعرض السائل لمجال كهربائي.
من ناحية أخرى ، تحتوي المواد الصلبة على بنية ذرية أكثر انغلاقًا وبنسبة أقل حركة، وبالتالي فإن الموصلية سوف تعتمد على سحابة الإلكترونات تتقاسمها نطاقات فالنسيا ونطاق التوصيل ، والذي يختلف وفقًا للطبيعة الذرية للمادة: المعادن موصلات كهربائية جيدة و لا معادن، من ناحية أخرى ، المقاومات الجيدة (أو العوازل ، مثل بلاستيك).
موصلية الماء
ال ماء بشكل عام ، هو موصل كهربائي جيد. ومع ذلك ، فإن هذه السعة تعتمد على هامشها من إجمالي المواد الصلبة الذائبة (TDS) ، لأن وجود الأملاح والمعادن في الماء يشكل الأيونات الإلكتروليتية التي تسمح بمرور التيار الكهربائي. والدليل على ذلك ماء مقطرة، والتي يتم التخلص منها (باستخدام التقطير وطرق أخرى) جميع الأيونات المذابة فيه ، ولا توصل الكهرباء.
وبهذه الطريقة ، تكون موصلية المياه المالحة أكبر من موصلية المياه العذبة. يمكن تسجيل الزيادة في معدل التوصيل عند إضافة الأيونات الذائبة إلى السائل ، حتى الوصول إلى حد التركيز الأيوني الذي تتشكل فيه أزواج الأيونات ، الموجبة والسالبة ، التي تلغي شحنتها وتمنع التوصيل. تزداد أكثر.
موصلية التربة
ال التربةبشكل عام ، لديهم موصلية كهربائية مختلفة ، اعتمادًا على عوامل مختلفة مثل الري بالماء أو كمية الأملاح الموجودة فيها. كما هو الحال في حالة المياه ، فإن المزيد من التربة المالحة ستكون موصلات كهربائية أفضل من تلك الأقل ملوحة ، وهذا التمييز غالبًا ما يتم تحديده من خلال كمية المياه التي تتلقاها (نظرًا لأن الماء يمكن أن "يغسل" الأملاح من التربة).
غالبًا ما يتم الخلط بين هذا المستوى من الملوحة وصوديوم التربة (وجود الصوديوم) ، عندما تشير الملوحة في الواقع إلى وفرة كاتيونات الصوديوم (Na +) والبوتاسيوم (K +) والكالسيوم (Ca2 +) و المغنيسيوم (Mg2 +) مع كاتيونات الكلور (Cl-) ، الكبريتات (SO42-) ، البيكربونات (HCO3-) والكربونات (CO32-).
وبالتالي ، في كثير من الحالات ، تُستخدم تقنيات مثل الغسيل (للتربة شديدة الملوحة) أو حقن عناصر معادلة أخرى (مثل الكبريت) للعناصر الأساسية جدًا. يمكن تحديد ذلك غالبًا عن طريق اختبارات التوصيل الكهربائي.
الموصلية المعدنية
المعادن بشكل عام موصلات كهربائية ممتازة. هذا بسبب ذرات يتم الجمع بين هذا النوع من المواد عن طريق تشكيل روابط معدنية. في المعادن ، تبقى الإلكترونات حول المعدن مثل السحابة ، وتتحرك حول نوى ذرية مرتبطة بإحكام ، وهي التي تسمح بالتدفق الكهربائي.
عندما يتم تطبيق المعدن على مجال كهربائي ، تتدفق الإلكترونات بحرية من أحد طرفي المعدن إلى الطرف الآخر ، تمامًا كما يحدث مع المعدن. الحرارة، وكلاهما جهاز إرسال جيد. هذا هو السبب في أن نحاس والمعادن الأخرى في خطوط الكهرباء والأجهزة الإلكترونية. الشكل التالي يمثل بشكل تخطيطي تدفق الإلكترونات (باللون الأحمر) عند تطبيق مجال كهربائي على معدن: