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電導(dǎo)率的測量和影響因素

閱讀:1717        發(fā)布時(shí)間:2017-6-28

電導(dǎo)率(conductance)是用來描述物質(zhì)中電荷流動(dòng)難易程度的參數(shù)。在公式中,電導(dǎo)率用希臘字母κ來表示。電導(dǎo)率的標(biāo)準(zhǔn)單位是西門子/米(簡寫做S/m),為電阻率的倒數(shù)。

當(dāng)1安培(1 A)電流通過物體的橫截面并存在1伏特(1 V)電壓時(shí),物體的電導(dǎo)就是1 S。西門子實(shí)際上等效于1安培/伏特。如果σ是電導(dǎo)(單位西門子),I是電流(使用安培),E是電壓(單位伏特),則:

σ = I/E

通常,當(dāng)電壓保持不變時(shí),這種直流電電路中的電流與電導(dǎo)成比例關(guān)系。如果電導(dǎo)加倍,則電流也加倍;如果電導(dǎo)減少到它初始值的1/10,電流也會(huì)變?yōu)樵瓉淼?/10。這個(gè)規(guī)則也適用于許多低頻率的交流電系統(tǒng),如家庭電路。在一些交流電電路中,尤其是在高頻電路中,情況就變得非常復(fù)雜,因?yàn)檫@些系統(tǒng)中的組件會(huì)存儲(chǔ)和釋放能量。

電導(dǎo)和電阻也有關(guān)系,如果R是一個(gè)組件和設(shè)備的電阻(單位歐姆),電導(dǎo)為σ(單位西門子),則:σ = 1/R

影響因素

溫度

電導(dǎo)率與溫度具有很大相關(guān)性。金屬的電導(dǎo)率隨著溫度的升高而減小。半導(dǎo)體的電導(dǎo)率隨著溫度的升高而增加。在一段溫度值域內(nèi),電導(dǎo)率可以被近似為與溫度成正比。為了要比較物質(zhì)在不同溫度狀況的電導(dǎo)率,必須設(shè)定一個(gè)共同的參考溫度。電導(dǎo)率與溫度的相關(guān)性,時(shí)常可以表達(dá)為,電導(dǎo)率對(duì)上溫度線圖的斜率。

電導(dǎo)率摻雜程度

固態(tài)半導(dǎo)體的摻雜程度會(huì)造成電導(dǎo)率很大的變化。增加摻雜程度會(huì)造成電導(dǎo)率增高。水溶液的電導(dǎo)率高低相依于其內(nèi)含溶質(zhì)鹽的濃度,或其它會(huì)分解為電解質(zhì)的化學(xué)雜質(zhì)。水樣本的電導(dǎo)率是測量水的含鹽成分、含離子成分、含雜質(zhì)成分等等的重要指標(biāo)。水越純凈,電導(dǎo)率越低(電阻率越高)。水的電導(dǎo)率時(shí)常以電導(dǎo)系數(shù)來紀(jì)錄;電導(dǎo)系數(shù)是水在 25°C 溫度的電導(dǎo)率。

電導(dǎo)率各向異性

有些物質(zhì)會(huì)有異向性(anisotropic) 的電導(dǎo)率,必需用 3 X 3 矩陣來表達(dá)(使用數(shù)學(xué)術(shù)語,第二階張量,通常是對(duì)稱的)。

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