Հաղորդականության հասկացում. սահմանում և կարևորություն

Ներածություն

Հաղորդականությունը հիմնարար դեր է խաղում մեր կյանքի տարբեր ոլորտներում՝ սկսած մեր ամենօրյա օգտագործման էլեկտրոնային սարքերից մինչև էլեկտրական ցանցերում էլեկտրաէներգիայի բաշխումը: Հաղորդականությունը հասկանալը կարևոր է նյութերի վարքագիծը և էլեկտրական հոսանք փոխանցելու դրանց ունակությունը հասկանալու համար: Այս հոդվածում մենք կխորանանք հաղորդականության սահմանման մեջ, կուսումնասիրենք դրա կարևորությունը և կքննարկենք դրա կիրառությունները տարբեր ոլորտներում:

Ի՞նչ է հաղորդականությունը։

Հաղորդականությունը նյութի էլեկտրական հոսանք հաղորդելու ունակության չափանիշ է: Այն նյութի հատկությունն է, որը որոշում է, թե որքան հեշտությամբ կարող է էլեկտրական հոսանքն անցնել դրա միջով: Հաղորդականությունը շատ նյութերի կարևոր բնութագիր է և լայնորեն կիրառվում է գիտության և ճարտարագիտության տարբեր ոլորտներում:

Ընդհանուր առմամբ, մետաղները լավ էլեկտրականություն են հաղորդում, քանի որ ունեն մեծ քանակությամբ ազատ էլեկտրոններ, որոնք կարող են շարժվել նյութի միջով։ Ահա թե ինչու պղինձը և ալյումինը լայնորեն օգտագործվում են էլեկտրական լարերի և այլ էլեկտրական կիրառություններում։ Մյուս կողմից, այնպիսի նյութեր, ինչպիսիք են ռետինը և ապակին, վատ էլեկտրականություն են հաղորդում, քանի որ չունեն շատ ազատ էլեկտրոններ։

Նյութի էլեկտրական հաղորդականությունը կարելի է չափել դրա էլեկտրական դիմադրությամբ։ Էլեկտրական դիմադրությունը նյութի միջով էլեկտրական հոսանքի հոսքի դիմադրությունն է։ Որքան ցածր է դիմադրությունը, այնքան բարձր է էլեկտրական հաղորդականությունը։ Հաղորդականությունը սովորաբար չափվում է Սիմենսով մեկ մետրի համար (Ս/մ) կամ միլիսիմենսով մեկ սանտիմետրի համար (մվ/սմ)։

Բացի էլեկտրական կիրառություններում կիրառությունից, հաղորդականությունը կարևոր է նաև այլ ոլորտներում, ինչպիսիք են քիմիան, կենսաբանությունը և շրջակա միջավայրի գիտությունը: Օրինակ, ջրի հաղորդականությունը կարող է օգտագործվել ջրում լուծված աղերի և այլ նյութերի կոնցենտրացիան որոշելու համար: Այս տեղեկատվությունը կարևոր է ջրի որակը հասկանալու և շրջակա միջավայրի պայմանները վերահսկելու համար:

Կան բազմաթիվ գործոններ, որոնք կարող են ազդել հաղորդունակության վրա, ներառյալ ջերմաստիճանը, ճնշումը և նյութում խառնուրդների կամ այլ նյութերի առկայությունը: Որոշ դեպքերում հաղորդունակությունը կարող է բարելավվել կամ վերահսկվել՝ նյութին որոշակի նյութեր ավելացնելով: Սա հայտնի է որպես խառնուրդ և լայնորեն կիրառվում է կիսահաղորդչային արդյունաբերության մեջ՝ որոշակի էլեկտրական հատկություններով նյութեր ստեղծելու համար:

Հաղորդականությունը շատ նյութերի կարևոր հատկություն է և կարևոր դեր է խաղում գիտական ​​և ճարտարագիտական ​​լայն շրջանակի կիրառություններում: Դրա չափումը և վերահսկումը կարևոր են տարբեր համակարգերի և գործընթացների աշխատանքը հասկանալու և օպտիմալացնելու համար:

Հաղորդականություն և էլեկտրական հաղորդիչներ

Հաղորդականությունը նյութի էլեկտրական հոսանք հաղորդելու ունակության չափանիշ է: Այն կարևոր հատկություն է բազմաթիվ ոլորտներում, այդ թվում՝ էլեկտրատեխնիկայում, նյութագիտությունում և ֆիզիկայում: Հաղորդիչները բարձր հաղորդականություն ունեցող նյութեր են, ինչը նշանակում է, որ դրանք թույլ են տալիս էլեկտրական հոսանքին հեշտությամբ հոսել իրենց միջով:

Էլեկտրատեխնիկայում էլեկտրական շղթաների նախագծման հիմնական պարամետրը հաղորդականությունն է: Բարձր հաղորդականություն ունեցող նյութերն օգտագործվում են որպես էլեկտրական հաղորդիչներ, մինչդեռ ցածր հաղորդականություն ունեցող նյութերը՝ որպես մեկուսիչներ: Ամենատարածված էլեկտրական հաղորդիչները մետաղներն են, ինչպիսիք են պղինձը և ալյումինը, որոնք ունեն բարձր հաղորդականություն իրենց ազատ էլեկտրոնների շնորհիվ:

Ցածր հաղորդունակություն ունեցող նյութերը, ինչպիսիք են պլաստմասսաները և կերամիկան, օգտագործվում են որպես մեկուսիչներ՝ դրանց միջով էլեկտրական հոսանքի հոսքը կանխելու համար: Մեկուսիչները օգտագործվում են տարբեր կիրառություններում, այդ թվում՝ էլեկտրական լարերի, էլեկտրոնային բաղադրիչների և էլեկտրահաղորդման գծերի մեջ:

Նյութագիտության մեջ հաղորդականությունը կարևոր հատկություն է նոր նյութերի մշակման համար: Հետազոտողները անընդհատ փնտրում են բարձր հաղորդականությամբ նյութեր՝ տարբեր կիրառություններում օգտագործելու համար, ներառյալ էներգիայի կուտակումը և փոխակերպումը, էլեկտրոնիկան և սենսորները:

Հաղորդականության վրա ազդող հիմնական գործոններից մեկը ջերմաստիճանը է։ Ջերմաստիճանի բարձրացմանը զուգընթաց նյութերի մեծ մասի հաղորդականությունը նվազում է։ Սա պայմանավորված է նյութում ատոմների ջերմային տատանումների աճով, ինչը դժվարացնում է էլեկտրոնների տեղաշարժը նյութի միջով։

Հաղորդականության վրա ազդող մեկ այլ գործոն է նյութում խառնուրդների առկայությունը: Խառնուրդները կարող են խաթարել էլեկտրոնների հոսքը նյութի միջով՝ նվազեցնելով դրա հաղորդականությունը:

Հաղորդականության չափման միավորներ

Հաղորդականության չափման միավորները հեղուկների օգտագործում ներառող ցանկացած արդյունաբերական գործընթացի էական կողմն են: Հաղորդականությունը հեղուկի էլեկտրականություն հաղորդելու ունակության չափանիշ է և կարևորագույն պարամետր է հեղուկի որակը և մաքրությունը որոշելու համար: Հաղորդականության չափումը կատարվում է մասնագիտացված գործիքների միջոցով, որոնք հայտնի են որպես հաղորդականության չափիչներ, որոնք նախատեսված են հեղուկի էլեկտրական հաղորդականությունը չափելու համար:

Հաղորդականությունը չափելու համար օգտագործվող միավորները սովորաբար արտահայտվում են Սիմենսով մեկ մետրի համար (S/m) կամ միկրո Սիմենսով մեկ սանտիմետրի համար (μS/cm): Այս միավորներն օգտագործվում են հեղուկի էլեկտրահաղորդականությունը արտահայտելու համար, որը հեղուկի կողմից կարող է կրվել էլեկտրական լիցքի քանակի չափանիշ է: Որքան բարձր է հեղուկի էլեկտրահաղորդականությունը, այնքան մեծ է դրա էլեկտրաէներգիա հաղորդելու ունակությունը:

Բացի չափման ստանդարտ միավորներից, հաղորդականությունը արտահայտելու համար օգտագործվում են նաև այլ միավորներ։ Դրանց թվում են միլիզիմենը սանտիմետրում (մՍ/սմ), որը հավասար է 1000 μS/սմ-ի, և որոշումը՝ մետրում (դՍ/մ), որը հավասար է 10 Ս/մ-ի։ Այս միավորներն օգտագործվում են որոշակի կիրառություններում, որտեղ ստանդարտ միավորները կարող են հարմար չլինել։

Հաղորդականության չափման միավորների ընտրությունը կախված է կոնկրետ կիրառությունից և ճշգրտության ցանկալի մակարդակից: Օրինակ՝ միկրո Siemens-ը սանտիմետրի համար սովորաբար օգտագործվում է ջրամաքրման կայաններում, մինչդեռ Siemens-ը մետրի համար՝ արդյունաբերական գործընթացներում, որոնք պահանջում են բարձր ճշգրտություն: Միավորների ընտրությունը կախված է նաև չափվող հեղուկի տեսակից, քանի որ տարբեր հեղուկներ ունեն էլեկտրահաղորդականության տարբեր մակարդակներ:

Հաղորդականության չափման միավորները հեղուկներ ներառող ցանկացած արդյունաբերական գործընթացի էական կողմ են: Միավորների ընտրությունը կախված է կոնկրետ կիրառությունից և ճշգրտության ցանկալի մակարդակից:Հաղորդականության չափիչներնախատեսված են հեղուկների էլեկտրահաղորդականությունը չափելու համար, և հաղորդականությունը արտահայտելու համար օգտագործվող միավորներն են՝ Siemens-ը մետրի համար, միկրո Siemens-ը սանտիմետրի համար, միլիզիմենը սանտիմետրի համար և decisions-ը մետրի համար։

Հաղորդականության կիրառությունները

Հաղորդականությունը՝ նյութի էլեկտրական հոսանք հաղորդելու ունակությունը, լայն կիրառություն ունի տարբեր ոլորտներում: Ահա հաղորդականության մի քանի տարածված կիրառություններ.

Էլեկտրական լարեր. Հաղորդականությունը կարևոր է էլեկտրական լարերի համակարգերի համար: Էլեկտրական մալուխներում լայնորեն օգտագործվում են այնպիսի մետաղներ, ինչպիսիք են պղինձը և ալյումինը, որոնք հայտնի են իրենց բարձր հաղորդականությամբ՝ էլեկտրաէներգիան էներգիայի աղբյուրներից տարբեր սարքերի և կենցաղային տեխնիկայի արդյունավետ փոխանցման համար:

Էլեկտրոնիկա. Հաղորդականությունը հիմնարար դեր է խաղում էլեկտրոնային սարքերի գործունեության մեջ: Հաղորդական նյութերը, ինչպիսիք են մետաղները և կիսահաղորդիչները, օգտագործվում են այնպիսի բաղադրիչների արտադրության մեջ, ինչպիսիք են ինտեգրալ սխեմաները, տրանզիստորները և միակցիչները:

Հզորության փոխանցում. Բարձր հաղորդունակությամբ նյութեր են օգտագործվում էլեկտրահաղորդման գծերի համար՝ էներգիայի կորուստները նվազագույնի հասցնելու համար: Ալյումինե և պղնձե հաղորդիչները օգտագործվում են օդային էլեկտրահաղորդման գծերում և ստորգետնյա մալուխներում՝ երկար հեռավորությունների վրա էլեկտրաէներգիան արդյունավետորեն փոխանցելու համար:

Ջեռուցման և սառեցման համակարգեր. Ջեռուցման և սառեցման համակարգերում օգտագործվում են հաղորդիչ նյութեր: Էլեկտրական տաքացնող տարրերը, ինչպիսիք են էլեկտրական վառարաններում հանդիպողները, հիմնված են բարձր էլեկտրահաղորդականություն ունեցող նյութերի վրա՝ արդյունավետ ջերմություն արտադրելու համար: Նմանապես, էլեկտրոնային սարքերի ջերմափոխանակիչները պատրաստված են բարձր ջերմահաղորդականություն ունեցող նյութերից՝ ջերմությունը արդյունավետորեն ցրելու համար:

Էլեկտրաքիմիա. Էլեկտրաքիմիական գործընթացներում էլեկտրոլիտների համար կարևոր է հաղորդականությունը: Էլեկտրոլիտիկ լուծույթները, որոնք պարունակում են էլեկտրական հոսանքի հոսքը հեշտացնող իոններ, օգտագործվում են այնպիսի կիրառություններում, ինչպիսիք են էլեկտրոպլատումը, մարտկոցները, վառելիքային բջիջները և էլեկտրոլիզը՝ տարբեր արդյունաբերական և գիտական ​​նպատակներով:

Սենսորներ և դետեկտորներ. Հաղորդականությունը օգտագործվում է սենսորներում և դետեկտորներում էլեկտրական հատկությունները չափելու համար: Օրինակ, հաղորդականության սենսորները օգտագործվում են ջրի մաքրության մոնիթորինգի և հաղորդականության փոփոխությունների հայտնաբերման համար, որոնք կարող են վկայել խառնուրդների կամ աղտոտման մասին:

Բժշկական կիրառություններ. Բժշկության ոլորտում հաղորդականությունը կիրառություն է գտնում այնպիսի ոլորտներում, ինչպիսիք են կենսաէլեկտրական չափումները և բժշկական պատկերագրական տեխնիկան: Օրինակ՝ էլեկտրասրտագրությունը (ԷՍԳ) չափում է սրտի էլեկտրական հաղորդականությունը՝ սրտի հիվանդությունները ախտորոշելու և վերահսկելու համար:

Կոմպոզիտային նյութեր. Հաղորդիչ հավելանյութերը օգտագործվում են կոմպոզիտային նյութերի արտադրության մեջ՝ էլեկտրահաղորդականություն հաղորդելու համար: Այս նյութերը կիրառություն են գտնում տարբեր ոլորտներում, այդ թվում՝ ավիատիեզերական, ավտոմոբիլային և շինարարական ոլորտներում, որտեղ հաղորդականությունը պահանջվում է էլեկտրամագնիսական պաշտպանության, ստատիկ դիսիպցիայի և տաքացման տարրերի նման կիրառությունների համար:

Շրջակա միջավայրի մոնիթորինգ. Հաղորդականությունը օգտագործվում է շրջակա միջավայրի մոնիթորինգի համակարգերում՝ ջրի որակը և աղիությունը գնահատելու համար: Հաղորդականության չափիչները օգտագործվում են ջրի էլեկտրահաղորդականությունը չափելու համար՝ տրամադրելով արժեքավոր տեղեկատվություն դրա կազմի և հնարավոր աղտոտիչների մասին:

Սրանք ընդամենը մի քանի օրինակներ են, թե ինչպես է հաղորդականությունը կիրառվում տարբեր ոլորտներում: Հաղորդական նյութերի եզակի էլեկտրական հատկությունները հնարավորություն են տալիս իրականացնել տեխնոլոգիական լայնածավալ առաջընթացներ և նորարարություններ բազմաթիվ ոլորտներում:

Հաճախակի տրվող հարցեր

Հարց 1. Ո՞րն է տարբերությունը հաղորդականության և դիմադրության միջև։

Հաղորդականությունը չափում է նյութի էլեկտրական հոսանք անցկացնելու ունակությունը, մինչդեռ դիմադրությունը քանակականացնում է դրա դիմադրությունը հոսանքի հոսքին։

Հարց 2. Ինչո՞ւ են մետաղները բարձր հաղորդականություն ունենում։

Մետաղները ունեն բարձր հաղորդունակություն՝ նյութի միջով հեշտությամբ շարժվող ազատ էլեկտրոնների առատության պատճառով։

Հարց 3. Կարո՞ղ է փոխվել հաղորդականությունը։

Այո, հաղորդականությունը կարող է փոփոխվել այնպիսի գործոններով, ինչպիսիք են ջերմաստիճանը, խառնուրդները և նյութի բյուրեղային կառուցվածքը։

Հ4. Որո՞նք են ցածր հաղորդունակությամբ որոշ տարածված մեկուսիչները:

Ռետինը, պլաստմասը և ապակին ցածր հաղորդունակությամբ տարածված մեկուսիչ նյութերի օրինակներ են։

Հարց 5. Ինչպե՞ս է չափվում ջրի հաղորդունակությունը։

Ջրի մեջ էլեկտրական հաղորդականությունը չափվում է էլեկտրական հաղորդականության չափիչով, որը որոշում է ջրի էլեկտրական հոսանք հաղորդելու ունակությունը։