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電導率的測量和影響因素

來源:北京希望世紀科技有限公司   2017年06月28日 14:43  

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

當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,物體的電導就是1 S。西門子實際上等效于1安培/伏特。如果σ是電導(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,當電壓保持不變時,這種直流電電路中的電流與電導成比例關(guān)系。如果電導加倍,則電流也加倍;如果電導減少到它初始值的1/10,電流也會變?yōu)樵瓉淼?/10。這個規(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,因為這些系統(tǒng)中的組件會存儲和釋放能量。

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

影響因素

溫度

電導率與溫度具有很大相關(guān)性。金屬的電導率隨著溫度的升高而減小。半導體的電導率隨著溫度的升高而增加。在一段溫度值域內(nèi),電導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率,必須設(shè)定一個共同的參考溫度。電導率與溫度的相關(guān)性,時??梢员磉_為,電導率對上溫度線圖的斜率。

電導率摻雜程度

固態(tài)半導體的摻雜程度會造成電導率很大的變化。增加摻雜程度會造成電導率增高。水溶液的電導率高低相依于其內(nèi)含溶質(zhì)鹽的濃度,或其它會分解為電解質(zhì)的化學雜質(zhì)。水樣本的電導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。水越純凈,電導率越低(電阻率越高)。水的電導率時常以電導系數(shù)來紀錄;電導系數(shù)是水在 25°C 溫度的電導率。

電導率各向異性

有些物質(zhì)會有異向性(anisotropic) 的電導率,必需用 3 X 3 矩陣來表達(使用數(shù)學術(shù)語,第二階張量,通常是對稱的)。

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