konduktivitas listrik zat

Pada artikel ini, kami akan mengungkap topik konduktivitas listrik, kami akan mengingat kembali apa itu arus listrik, bagaimana hubungannya dengan resistansi konduktor dan, karenanya, dengan konduktivitas listriknya. Mari perhatikan rumus utama untuk menghitung jumlah ini, menyentuh topiknya kecepatan saat ini dan hubungannya dengan kekuatan medan listrik. Kami juga akan menyentuh hubungan antara hambatan listrik dan suhu.

Untuk memulainya, mari kita ingat apa itu arus listrik. Jika Anda menempatkan suatu zat di medan listrik eksternal, maka di bawah aksi gaya dari medan ini, pergerakan pembawa muatan dasar - ion atau elektron - akan dimulai dalam zat tersebut. Ini akan menjadi kejutan listrik. Arus I diukur dalam ampere, dan satu ampere adalah arus di mana muatan yang sama dengan satu coulomb mengalir melalui penampang kabel per detik.

Saat ini langsung, bolak-balik, berdenyut.Arus searah tidak mengubah besaran dan arahnya pada saat tertentu, arus bolak-balik mengubah besaran dan arahnya dari waktu ke waktu (generator AC dan transformator memberikan arus bolak-balik dengan tepat), arus bolak-balik mengubah besarnya tetapi tidak mengubah arah (misalnya arus bolak-balik yang diperbaiki) . pulsa saat ini).

Zat cenderung menghantarkan arus listrik di bawah aksi medan listrik, dan sifat ini disebut konduktivitas listrik, yang berbeda untuk zat yang berbeda.Konduktivitas listrik suatu zat bergantung pada konsentrasi partikel bermuatan bebas di dalamnya, yaitu ion dan elektron yang tidak terikat baik dengan struktur kristal, maupun dengan molekul, maupun dengan atom dari zat yang diberikan. Jadi, tergantung pada konsentrasi pembawa muatan bebas dalam suatu zat, zat dibagi berdasarkan tingkat konduktivitas listrik menjadi: konduktor, dielektrik, dan semikonduktor.

Ini memiliki konduktivitas listrik tertinggi kabel arus listrik, dan secara fisik konduktor di alam diwakili oleh dua jenis: logam dan elektrolit. Dalam logam, arus disebabkan oleh pergerakan elektron bebas, yaitu, mereka memiliki konduktivitas elektronik, dan dalam elektrolit (dalam larutan asam, garam, basa) - dari pergerakan ion - bagian molekul yang memiliki positif dan muatan negatif, yaitu konduktivitas elektrolit bersifat ionik. Uap dan gas terionisasi dicirikan oleh konduktivitas campuran, di mana arus disebabkan oleh pergerakan elektron dan ion.

Teori elektron dengan sempurna menjelaskan konduktivitas listrik logam yang tinggi.Ikatan elektron valensi dengan intinya dalam logam lemah, sehingga elektron ini bergerak bebas dari atom ke atom di seluruh volume konduktor.

Ternyata elektron bebas dalam logam mengisi ruang antar atom seperti gas, gas elektron, dan bergerak kacau. Tetapi ketika kawat logam dimasukkan ke dalam medan listrik, elektron bebas akan bergerak secara teratur, mereka akan bergerak menuju kutub positif, menciptakan arus. Jadi gerakan teratur elektron bebas dalam konduktor logam disebut arus listrik.

Diketahui bahwa kecepatan rambat medan listrik di ruang angkasa kira-kira sama dengan 300.000.000 m / s, yaitu kecepatan cahaya. Ini adalah kecepatan yang sama di mana arus mengalir melalui kabel.

Apa artinya? Ini tidak berarti bahwa setiap elektron dalam logam bergerak dengan kecepatan yang sangat besar, tetapi elektron dalam kawat, sebaliknya, memiliki kecepatan beberapa milimeter per detik hingga beberapa sentimeter per detik, tergantung pada kekuatan medan listrik, tetapi kecepatan rambat arus listrik di sepanjang kawat sama persis dengan kecepatan cahaya.

Masalahnya adalah bahwa setiap elektron bebas ternyata berada dalam aliran elektron umum dari "gas elektron" yang sama ini, dan selama aliran arus, medan listrik bekerja pada seluruh aliran ini, akibatnya elektron terus-menerus mentransmisikan aksi lapangan ini satu sama lain - dari tetangga ke tetangga.

Tetapi elektron bergerak ke tempatnya dengan sangat lambat, meskipun kecepatan rambat energi listrik di sepanjang kabel sangat besar.Jadi ketika sakelar dihidupkan di pembangkit listrik, arus segera muncul di seluruh jaringan dan elektron praktis tidak bergerak.

Namun, ketika elektron bebas bergerak di sepanjang kabel, mereka mengalami banyak tabrakan dalam perjalanannya, mereka bertabrakan dengan atom, ion, molekul, mentransfer sebagian energinya ke mereka. Energi elektron bergerak yang mengatasi hambatan ini sebagian hilang sebagai panas dan konduktor memanas.

Tabrakan ini berfungsi sebagai resistensi terhadap pergerakan elektron, oleh karena itu sifat konduktor untuk mencegah pergerakan partikel bermuatan disebut hambatan listrik. Dengan resistansi kawat yang rendah, kawat dipanaskan oleh arus sedikit, dengan yang signifikan - jauh lebih kuat dan bahkan menjadi putih, efek ini digunakan pada perangkat pemanas dan lampu pijar.

Satuan perubahan resistansi adalah Ohm. Resistansi R = 1 ohm adalah resistansi kawat semacam itu, ketika arus searah 1 ampere melewatinya, beda potensial di ujung kabel adalah 1 volt. Standar resistansi dalam 1 Ohm adalah kolom merkuri setinggi 1063 mm, penampang 1 mm persegi pada suhu 0 ° C.

Karena kabel dicirikan oleh hambatan listrik, kita dapat mengatakan bahwa sampai batas tertentu kabel tersebut mampu menghantarkan arus listrik. Dalam hubungan ini, nilai yang disebut konduktivitas atau konduktivitas listrik diperkenalkan. Konduktivitas listrik adalah kemampuan konduktor untuk menghantarkan arus listrik, yaitu kebalikan dari hambatan listrik.

Satuan konduktivitas listrik G (konduktivitas) adalah Siemens (S) dan 1 S = 1 / (1 Ohm). G = 1 / R.

Karena atom dari zat yang berbeda mengganggu aliran arus listrik ke derajat yang berbeda, hambatan listrik dari zat yang berbeda juga berbeda. Untuk itulah konsep ini diperkenalkan hambatan listrik, yang nilainya «p» mencirikan sifat konduktif dari zat ini atau itu.

Resistansi listrik spesifik diukur dalam Ohm * m, yaitu resistansi kubus zat dengan tepi 1 meter. Demikian pula, konduktivitas listrik suatu zat dicirikan oleh konduktivitas listrik spesifik ?, diukur dalam S / m, yaitu konduktivitas kubus zat dengan tepi 1 meter.

Saat ini, bahan konduktif dalam teknik kelistrikan terutama digunakan dalam bentuk pita, ban, kabel, dengan luas penampang tertentu dan panjang tertentu, tetapi tidak dalam bentuk kubus meteran. Dan untuk perhitungan hambatan listrik dan konduktivitas listrik kabel dengan ukuran tertentu yang lebih nyaman, unit pengukuran yang lebih dapat diterima untuk hambatan listrik dan konduktivitas listrik diperkenalkan. Ohm * mm2 / m — untuk resistansi, dan Cm * m / mm2 — untuk konduktivitas listrik.

Sekarang kita dapat mengatakan bahwa hambatan listrik dan konduktivitas listrik mencirikan sifat konduktif kawat dengan luas penampang 1 sq.mm, panjang 1 meter pada suhu 20 ° C, lebih nyaman.

Logam seperti emas, tembaga, perak, kromium, dan aluminium memiliki konduktivitas listrik terbaik. Baja dan besi kurang konduktif. Logam murni selalu memiliki konduktivitas listrik yang lebih baik daripada paduannya, jadi tembaga murni lebih disukai dalam teknik kelistrikan.Jika Anda membutuhkan resistensi yang sangat tinggi, maka digunakan tungsten, nichrome, constantan.

Mengetahui nilai hambatan listrik atau konduktivitas listrik tertentu, seseorang dapat dengan mudah menghitung hambatan atau konduktivitas listrik dari kawat tertentu yang terbuat dari bahan tertentu, dengan mempertimbangkan panjang l dan luas penampang S dari kawat ini.

Konduktivitas listrik dan hambatan listrik dari semua bahan bergantung pada suhu, karena frekuensi dan amplitudo getaran termal atom kisi kristal juga meningkat dengan meningkatnya suhu, resistensi terhadap arus listrik dan aliran elektron juga meningkat.

Sebaliknya, ketika suhu menurun, getaran atom kisi kristal menjadi lebih kecil, resistansi menurun (konduktivitas listrik meningkat). Dalam beberapa zat, ketergantungan resistansi pada suhu kurang jelas, pada zat lain lebih kuat. Misalnya, paduan seperti konstantan, fechral, ​​dan manganin sedikit mengubah resistansi dalam kisaran suhu tertentu, itulah sebabnya dibuat resistor termostabil.

Koefisien suhu resistensi? memungkinkan Anda menghitung untuk bahan tertentu peningkatan resistansi pada suhu tertentu dan secara numerik mencirikan peningkatan resistansi relatif dengan peningkatan suhu sebesar 1 ° C.

Mengetahui koefisien resistansi suhu dan kenaikan suhu, mudah untuk menghitung resistansi suatu zat pada suhu tertentu.

Kami harap artikel kami bermanfaat bagi Anda dan sekarang Anda dapat dengan mudah menghitung resistansi dan konduktivitas kabel apa pun pada suhu berapa pun.