Как называется единица измерения электрической проводимости

Электрическая проводимость

Классическая электродинамика

Электричество · Магнетизм

Электростатика Закон Кулона Теорема Гаусса Электрический дипольный момент Электрический заряд Электрическая индукция Электрическое поле Электростатический потенциал Магнитостатика Закон Био — Савара — Лапласа Закон Ампера Магнитный момент Магнитное поле Магнитный поток Электродинамика Векторный потенциал Диполь Потенциалы Лиенара — Вихерта Сила Лоренца Ток смещения Униполярная индукция Уравнения Максвелла Электрический ток Электродвижущая сила Электромагнитная индукция Электромагнитное излучение Электромагнитное поле Электрическая цепь Закон Ома Законы Кирхгофа Индуктивность Радиоволновод Резонатор Электрическая ёмкость Электрическая проводимость Электрическое сопротивление Электрический импеданс Ковариантная формулировка Тензор электромагнитного поля Тензор энергии-импульса 4-потенциал 4-ток Известные учёные Генри Кавендиш Майкл Фарадей Никола Тесла Андре-Мари Ампер Густав Роберт Кирхгоф Джеймс Клерк (Кларк) Максвелл Генри Рудольф Герц Альберт Абрахам Майкельсон Роберт Эндрюс Милликен

См. также: Портал:Физика

Электри́ческая проводи́мость (электропроводность, проводимость) — способность тела проводить электрический ток, а также физическая величина, характеризующая эту способность и обратная электрическому сопротивлению. В СИ единицей измерения электрической проводимости является сименс (называемая также в некоторых странах Мо) [1] .

Содержание

Удельная проводимость

Удельной проводимостью (удельной электропроводностью) называют меру способности вещества проводить электрический ток. Согласно закону Ома в линейном изотропном веществе удельная проводимость является коэффициентом пропорциональности между плотностью возникающего тока и величиной электрического поля в среде:

• — удельная проводимость,
• — вектор плотности тока,
• — вектор напряжённости электрического поля.

В неоднородной среде σ может зависеть (и в общем случае зависит) от координат, то есть не совпадает в различных точках проводника.

Удельная проводимость анизотропных (в отличие от изотропных) сред является, вообще говоря, не скаляром, а тензором (симметричным тензором ранга 2), и умножение на него сводится к матричному умножению:

векторы же плотности тока и напряжённости поля в этом случае, вообще говоря, не коллинеарны.

Для любой линейной среды можно выбрать локально (а если среда однородная, то и глобально) ортогональную систему координат (собственные оси тензора проводимости), в которой тензор проводимости диагонализуется. В таких координатах соотношение упрощается и записывается так:

(но такое соотношение для анизотропной среды реализуется только в одних выделенных координатах) [2]

Величина, обратная удельной проводимости, называется удельным сопротивлением.

Вообще говоря, линейное соотношение, написанное выше (как скалярное, так и тензорное), верно в лучшем случае [3] приближённо, причём приближение это хорошо только для сравнительно малых величин E . Впрочем, и при таких величинах E , когда отклонения от линейности заметны, удельная электропроводность может сохранять свою роль в качестве коэффициента при линейном члене разложения, тогда как другие, старшие, члены разложения дадут поправки, обеспечивающие хорошую точность. В случае нелинейной зависимости J от E вводится дифференциальная удельная электропроводность (для анизотропных сред: ).

Электрическая проводимость G проводника длиной L с площадью поперечного сечения S может быть выражена через удельную проводимость вещества, из которого сделан проводник, следующей формулой:

В системе СИ удельная электропроводность измеряется в сименсах на метр (См/м) или в Ом −1 ·м −1 . В СГСЭ единицей удельной электропроводности является обратная секунда (с −1 ).

Связь с коэффициентом теплопроводности

Закон Видемана — Франца устанавливает однозначную связь удельной электрической проводимости с коэффициентом теплопроводности :

Электропроводность металлов

Ещё задолго до открытия электронов было экспериментально показано, что прохождение тока в металлах не связано, в отличие от тока в жидких электролитах, с переносом вещества металла. Опыт состоял в том, что через контакт двух различных металлов, например золота и серебра, в течение времени, исчисляемого многими месяцами, пропускался постоянный электрический ток. После этого исследовался материал вблизи контактов. Было показано, что никакого переноса вещества через границу не наблюдается и вещество по различные стороны границы раздела имеет тот же состав, что и до пропускания тока. Эти опыты показали, что атомы и молекулы металлов не принимают участия в переносе электрического тока, но они не ответили на вопрос о природе носителей заряда в металлах.

Опыты Толмена и Стюарта

Прямым доказательством, что электрический ток в металлах обуславливается движением электронов, были опыты Толмена и Стюарта, проведённые в 1916 г. Идея этих опытов была высказана Мандельштамом и Папалекси в 1913 г.

Возьмём катушку, которая может вращаться вокруг своей оси. Концы катушки с помощью скользящих контактов замкнуты на гальванометр. Если находящуюся в быстром вращении катушку резко затормозить, то свободные электроны в проволоке продолжат двигаться по инерции, в результате чего гальванометр должен зарегистрировать импульс тока.

При достаточно плотной намотке и тонких проводах можно считать, что линейное ускорение катушки при торможении направлено вдоль проводов. При торможении катушки к каждому свободному электрону приложена сила инерции — направленная противоположно ускорению ( — масса электрона). Под её действием электрон ведёт себя в металле так, как если бы на него действовало некоторое эффективное электрическое поле:

Поэтому эффективная электродвижущая сила в катушке, обусловленная инерцией свободных электронов, равна

где L — длина провода на катушке. [4]

Введём обозначения: I — сила тока, протекающего по замкнутой цепи, R — сопротивление всей цепи, включая сопротивление проводов катушки и проводов внешней цепи и гальванометра. Запишем закон Ома в виде:

Количество электричества, протекающее через поперечное сечение проводника за время dt при силе тока I , равно

Тогда за время торможения через гальванометр пройдёт заряд

Значение Q находится по показаниям гальванометра, а значения L , R , v₀ известны, что позволяет найти значение Эксперименты показывают, что соответствует отношению заряда электрона к его массе. Тем самым доказано, что наблюдаемый с помощью гальванометра ток обусловлен движением электронов.

Удельная проводимость некоторых веществ

Удельная проводимость приведена при температуре 20 °C [5] :

См. также

Примечания

1. ↑Электропроводность (физич.) — статья из Большой советской энциклопедии
2. ↑ В случае совпадения двух из трех собственных чисел , есть произвол в выборе такой системы координат (собственных осей тензора ), а именно довольно очевидно, что можно произвольно повернуть ее относительно оси с отличающимся собственным числом, и выражение не изменится. Однако это не слишком меняет картину. В случае же совпадения всех трех собственных чисел мы имеем дело с изотропной проводимостью, и, как легко видеть, умножение на такой тензор сводится к умножению на скаляр.
3. ↑ Для многих сред линейное приближение является достаточно хорошим или даже очень хорошим для достаточно широкого диапазона величин электрического поля, однако существуют среды, для которых это совсем не так уже при весьма малых E .
4. ↑ Все точки провода движутся с одинаковым ускорением, поэтому можно выносить за знак интеграла.
5. ↑Кухлинг Х. Справочник по физике. Пер. с нем., М.: Мир, 1982, стр. 475 (табл. 39); значения удельной проводимости вычислены из удельного сопротивления и округлены до 3 значащих цифр.

Литература

• А. Н. Матвеев. Электричество и магнетизм. (Первое изд. М.: Высшая школа, 1983. 463с.)

Материалы по электропроводным свойствам

Wikimedia Foundation . 2010 . Смотреть что такое «Электрическая проводимость» в других словарях: электрическая проводимость — при постоянном токе; электрическая проводимость; статическая электрическая проводимость Величина, обратная электрическому сопротивлению. электропроводность; отрасл. электрическая проводимость; проводимость Свойство вещества проводить… … Политехнический терминологический толковый словарь электрическая проводимость — Скалярная величина, равная отношению постоянного электрического тока через пассивный двухполюсник к постоянному электрическому напряжению между выводами этого двухполюсника. [ГОСТ Р 52002 2003] Тематики электротехника, основные понятия Синонимы… … Справочник технического переводчика ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОВОДИМОСТЬ — (электропроводность) а) свойство вещества проводить под действием не изменяющегося электрического поля неизменяющийся во времени электрический ток. Э. п. обусловлена наличием в веществе подвижных электрических зарядов носителей (см. (2)) тока.… … Большая политехническая энциклопедия электрическая проводимость — 3.11 электрическая проводимость (electric conductivity): См. 3.8. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации электрическая проводимость — elektrinis laidis statusas T sritis chemija apibrėžtis Dydis, atvirkščias elektrinei varžai. atitikmenys: angl. conductance; electric conductance; electrical conductance rus. проводимость; электрическая проводимость; электропроводимость … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas электрическая проводимость — elektrinis laidis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. electric conductance vok. elektrischer Leitwert, m rus. электрическая проводимость, f pranc. conductance électrique, f … Automatikos terminų žodynas электрическая проводимость — elektrinis laidumas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. electric conduction vok. elektrische Leitfähigkeit, f; elektrische Leitung, f rus. электрическая проводимость, f; электропроводимость, f pranc. conductibilité électrique, f … Automatikos terminų žodynas электрическая проводимость — elektrinis laidis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Dydis, atvirkščiai proporcingas elektrinei varžai. Matavimo vienetas – simensas. Žymimas S: 1 S = 1 Ω⁻¹. atitikmenys: angl. electrical conductance vok. elektrischer… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas электрическая проводимость — elektrinis laidumas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Medžiagos savybė praleisti elektros srovę veikiant išoriniam elektriniam laukui. Elektrinį laidumą lemia medžiagoje esantys krūvininkai. atitikmenys: angl. electric… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas электрическая проводимость — elektrinis laidumas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. electrical conduction vok. elektrische Leitung, f; Elektrizitätsleitung, f rus. электрическая проводимость, f; электропроводность, f pranc. conductibilité électrique, f; conduction… … Fizikos terminų žodynas Источник Основные электрические величины Рассмотрим основные электрические величины, которые мы изучаем сначала в школе, затем в средних и высших учебных заведениях. Все данные для удобства сведем в небольшую таблицу. После таблицы будут приведены определения отдельных величин, на случай возникновения каких-либо непониманий. Величина Единица измерения в СИ Название электрической величины q Кл — кулон заряд R Ом – ом сопротивление U В – вольт напряжение I А – ампер Сила тока (электрический ток) C Ф – фарад Емкость L Гн — генри Индуктивность sigma См — сименс Удельная электрическая проводимость e0 8,85418781762039*10 -12 Ф/м Электрическая постоянная φ В – вольт Потенциал точки электрического поля P Вт – ватт Мощность активная Q Вар – вольт-ампер-реактивный Мощность реактивная S Ва – вольт-ампер Мощность полная f Гц — герц Частота Существуют десятичные приставки, которые используются в названии величины и служат для упрощения описания. Самые распространенные из них: мега, мили, кило, нано, пико. В таблице приведены и остальные приставки, кроме названных. Десятичный множитель Произношение Обозначение (русское/международное) 10 -30 куэкто q 10 -27 ронто r 10 -24 иокто и/y 10 -21 зепто з/z 10 -18 атто a 10 -15 фемто ф/f 10 -12 пико п/p 10 -9 нано н/n 10 -6 микро мк/μ 10 -3 милли м/m 10 -2 санти c 10 -1 деци д/d 10 1 дека да/da 10 2 гекто г/h 10 3 кило к/k 10 6 мега M 10 9 гига Г/G 10 12 тера T 10 15 пета П/P 10 18 экза Э/E 10 21 зета З/Z 10 24 йотта И/Y 10 27 ронна R 10 30 куэкка Q Сила тока в 1А – это величина, равная отношению заряда в 1 Кл, прошедшего за 1с времени через поверхность (проводник), к времени прохождения заряда через поверхность. Для протекания тока необходимо, чтобы цепь была замкнутой. Сила тока измеряется в амперах. 1А=1Кл/1c В практике встречаются Электрическое напряжение – разность потенциалов между двумя точками электрического поля. Величина электрического потенциала измеряется в вольтах, следовательно, и напряжение измеряется в вольтах (В). 1Вольт – напряжение, которое необходимо для выделения в проводнике энергии в 1Ватт при протекании по нему тока силой в 1Ампер. В практике встречаются Электрическое сопротивление – характеристика проводника препятствовать протеканию по нему электрического тока. Определяется как отношение напряжения на концах проводника к силе тока в нем. Измеряется в омах (Ом). В некоторых пределах величина постоянная. 1Ом – сопротивление проводника при протекании по нему постоянного тока силой 1А и возникающем при этом на концах напряжении в 1В. Из школьного курса физики все мы помним формулу для однородного проводника постоянного сечения: R=ρlS – сопротивление такого проводника зависит от сечения S и длины l где ρ – удельное сопротивление материала проводника, табличная величина. Между тремя вышеописанными величинами существует закон Ома для цепи постоянного тока. Ток в цепи прямо пропорционален величине напряжения в цепи и обратно пропорционален величине сопротивления цепи – закон Ома. Электрической емкостью называется способность проводника накапливать электрический заряд. Емкость измеряется в фарадах (1Ф). 1Ф – это емкость конденсатора между обкладками которого возникает напряжение 1В при заряде в 1Кл. В практике встречаются Индуктивность – это величина, характеризующая способность контура, по которому протекает электрический ток, создавать и накапливать магнитное поле. Индуктивность измеряется в генри. 1Гн – величина, равная ЭДС самоиндукции, возникающей при изменении величины тока в контуре на 1А в течение 1секунды. В практике встречаются Электрическая проводимость – величина, показывающая способность тела проводить электрический ток. Обратная величина сопротивлению. Электропроводность измеряется в сименсах. Сохраните в закладки или поделитесь с друзьями Источник Поделиться с друзьями Вам также может понравиться Измерение толщины лакового покрытия  Измерение толщины лакового покрытия ГОСТ 31993-2013(ISO 00 Как измерить свое запястье для браслета  Как определить размер браслета Содержание статьи 00 Как измерить время по солнцу  Как определить направление и время по Солнцу и звёздам 00 Можно ли переменным амперметром измерить постоянный ток  Как измерить постоянный ток амперметром переменного 00 Политика конфиденциальности Правообладателям Контакты Adblock detector