电导是什么?
此属性确定如何容易当前的可以流过导体。正如我们所知电阻导体就有这样一种特性,它能抵抗通过它的电流。也就是说,电导是电阻的倒数性质。电导一般表示为:
电导的定义
电导率是导体的一种特殊特性,它决定了电流通过导体的难易程度。
电导方程或公式
我们取一块长度为l,横截面积为a的导体。如果导体长度增加,电子就必须漂移更多的路径。因此,原子间碰撞的机会更大。这意味着电流的传播路径变得更加困难电导率导体的电阻减小了。
因此电导与导体的长度成反比。
如果导体的横截面积增加,则电流得到更多的漂移电子。因此,导体的电导就增加了。
由式(1)(2)可知,
式中:σ=电导率或比电导率的比例常数。
电导率或电导率
在电导方程中,我们已经提到了σ或σ作为电导。在这个方程中,如果我们让l = 1m, A = 1m2G =σ。说明σ是长度为1m,截面积为1m的导体的电导2。这意味着比电导率或电导率是导体的电导率,其体积是1m×1m2= 1米3.。
导电性的定义
电导率是单位体积的物质。
导电性是物质的基本属性。由于这种特性,一种材料可以导电。有些材料是良导体,这意味着电流可以很容易地通过它们;同样,有些材料不允许电流通过它们。电流容易通过的材料称为良导体。换句话说,这些材料的导电性高。另一方面,不允许电流通过的材料称为电气绝缘体。有些材料的导电性不像导体那么高,也不像绝缘体那么差,它们具有中间导电性,这类材料被称为半导体。
电导单位
正如我们前面提到的,电导是电阻与电阻的倒数。也就是说,
电阻的单位是欧姆,这就是为什么电导单位通常被写成姆欧-欧姆的反拼写。一个现代电气工程,姆欧是被西门子。
单元的电导率
电导率方程,我们已经推导过了,
因此,电导率单位为:
在这里,s是西门子。
20时不同材料电阻率和电导率表oC
材料 | 电阻率在20oC | 电导率20.oC |
空气 | 1.3×10163.3×1016 | 3×10-15年8×10-15年 |
铝 | 2.82×108 | 3.5×107 |
退火铜 | 1.72×108 | 5.80×107 |
钙 | 3.36×108 | 2.98×107 |
碳(非晶) | 5×1048×104 | 1.25到2×103. |
碳(钻石) | 1×1012 | ~ 10-13年 |
碳(石墨) | 2.5×1065.0×106/ /底面 | 2到3×105/ /底面 |
碳钢 | -10年10 | 1.43×10-7 |
康铜 | 4.9×107 | 2.04×106 |
铜 | 1.68×108 | 5.96×107 |
去离子水 | 1.8×105 | 5.5×106 |
饮用水 | 2×1012×103. | 5×1045×102 |
熔融石英 | 7.5×1017 | 1.3×10-18年 |
砷化镓 | 5×107到10×103 | 5×108到103. |
锗 | 4.6×101 | 2.17 |
玻璃 | 10×1010到10×1014 | 10-11年到10-15年 |
黄金 | 2.44×108 | 4.10×107 |
晶粒取向电工钢 | 4.60×107 | 2.17×106 |
硬橡胶 | 1×1013 | 10-14 |
铁 | 1.0×107 | 1.00×107 |
铅 | 2.2×107 | 4.55×106 |
锂 | 9.28×108 | 1.08×107 |
锰铜 | 4.82×107 | 2.07×106 |
汞 | 9.8×107 | 1.02×106 |
尼姆罗姆 | 1.10×106 | 9.09×105 |
镍 | 6.99×108 | 1.43×107 |
石蜡 | 1×1017 | 10-18年 |
宠物 | 10×1020. | 10-21年 |
铂 | 1.06×107 | 9.43×106 |
海水 | 2×101 | 4.8 |
硅 | 6.40×102 | 1.56×103 |
银 | 1.59×108 | 6.30×107 |
不锈钢 | 6.9×107 | 1.45×106 |
硫 | 1×1015 | 10-16年 |
聚四氟乙烯 | 10×1022到10×1024 | 10-25年到10-23年 |
锡 | 1.09×107 | 9.17×106 |
钛 | 4.20×107 | 2.38×106 |
钨 | 5.60×108 | 1.79×107 |
木材(湿) | 1×103.到4. | 104到103 |
木材(烘箱干燥) | 1×1014到16 | 10-16年到10-14 |
锌 | 5.90×108 | 1.69×107 |
导电性的带理论
原子最外层轨道上的电子受到的引力最小。所以最外层的原子可以很容易地从父原子分离出来。让我们用能带理论来解释细节。
当许多原子聚集在一起时,一个原子的电子受到另一个原子的力原子。这种影响在最外层的轨道上最为明显。由于这个力,在孤立原子中被明确定义的能级现在被扩大成能带。由于这种现象,一般会产生两个波段,即价带和导带。
班乐队
原子的最外层轨道,其中的电子被紧紧地束缚着;它们不能作为自由电子被移除。
导带
这是最外层的最高能级或轨道,其中电子可以自由移动。
带隙
有一个能隙将这两个带分开,即价带和导带。这个间隙称为禁能间隙。
金属导电性
在金属中,原子的密度是如此之大,以至于一个原子的电子受到其他闭合原子的足够大的作用力。结果表明,金属的价带和导带非常接近,甚至可能重叠。因此,通过从外部热能或电能来源接收非常少量的能量,电子很容易上升到金属中的更高能级。这样的电子称为自由电子。这些自由电子产生了流过金属的电流。当外部电源连接到一块金属上时,这些自由电子开始流向源的高电位端,导致电流在金属中流动。在金属中,导电带内自由电子的密度比其他材料高得多,因此金属被称为极好的电导体。换句话说金属导电性非常好。
不同金属的电导率表
金属 | 电导率西门子/仪表为20oC |
银 | 6.30×107 |
铜 | 5.96×107 |
铝 | 3.5×107 |
退火铜 | 5.80×107 |
钙 | 2.98×107 |
碳钢(1010) | 6.99×106 |
康铜 | 2.04×106 |
砷化镓 | 5×10−8到103. |
黄金 | 4.10×107 |
晶粒取向电工钢 | 2.17×106 |
铁 | 1.00×107 |
铅 | 4.55×106 |
锂 | 1.08×107 |
锰铜 | 2.07×106 |
汞 | 1.02×106 |
尼姆罗姆 | 9.09×105 |
镍 | 1.43×107 |
铂 | 9.43×106 |
不锈钢 | 1.45×106 |
锡 | 9.17×106 |
钛 | 2.38×106 |
钨 | 1.79×107 |
锌 | 1.69×107 |
半导体电导率
在半导体中,舌区带和导通带通过足够宽度的禁止间隙分离。在低温下,没有电子具有足够的能量来占据导电带,因此不可能移动电荷。但是在室温下,一些电子可以提供足够的能量并使传动带中的过渡。在室温下导通带中的电子密度不如金属中的那么高,因此不能导通电流与金属一样好。该半导体电导率不像金属那么高,但也不像电绝缘体那么差。这就是为什么这种材料被称为半导体——意思是半导体。
不同半导体电导率表
半导体 | 电导率西门子/仪表为20oC |
锗 | 2.17 |
硅 | 1.56×10- 3. |
绝缘子电导率
理想情况下,电绝缘体的导电性为零。绝缘体分子中的原子在电上足够稳定。这些原子最外层完全充满了电子。在这种材料中,禁带隙很大,因此电子跨越到导带所需要的能量实际上足够大。绝缘体不容易导电。这意味着绝缘子的电导率很可怜的。
不同绝缘体电导率表
绝缘子 | 电导率(西门子每米)为20oC |
空气 | 3×10-15年8×10−15 |
熔融石英 | 1.3×10-18年 |
玻璃 | 10-11年到10-15年 |
硬橡胶 | 10-14 |
石蜡 | 10-18年 |
宠物 | 10-21年 |
硫 | 10-16年 |
聚四氟乙烯 | 10-25年到10-23年 |
木 | 10-16年到10-14 |