Өткізгіштік туралы түсінік: анықтамасы мен маңызы

Кіріспе

Өткізгіштік біздің өміріміздің әртүрлі аспектілерінде, күнделікті қолданатын электрондық құрылғылардан бастап электр желілерінде электр энергиясын таратуға дейін негізгі рөл атқарады. Өткізгіштікті түсіну материалдардың әрекетін және олардың электр тогын өткізу қабілетін түсіну үшін өте маңызды. Бұл мақалада біз өткізгіштіктің анықтамасын қарастырамыз, оның маңыздылығын зерттейміз және оның әртүрлі салаларда қолданылуын қарастырамыз.

Өткізгіштік дегеніміз не?

Өткізгіштік – материалдың электр тогын өткізу қабілетінің өлшемі. Бұл заттың қасиеті, ол арқылы электр тогының қаншалықты оңай өтетінін анықтайды. Өткізгіштік көптеген материалдардың маңызды сипаттамасы болып табылады және ғылым мен техниканың әртүрлі салаларында кеңінен қолданылады.

Жалпы, металдар электр тогын жақсы өткізеді, өйткені оларда материал арқылы қозғала алатын бос электрондардың көп саны бар. Сондықтан мыс пен алюминий әдетте электр сымдарында және басқа электрлік қолданбаларда қолданылады. Екінші жағынан, резеңке және шыны сияқты материалдар электр тогын нашар өткізеді, өйткені оларда бос электрондар көп емес.

Материалдың өткізгіштігін оның электр кедергісі арқылы өлшеуге болады. Электр кедергісі - бұл материал арқылы электр тогының өтуіне қарсылық. Қарсылық неғұрлым төмен болса, өткізгіштік соғұрлым жоғары болады. Өткізгіштік әдетте бір метрге Siemens (S/m) немесе миллисиемендер/ сантиметрмен (мс/см) өлшенеді.

Электрлік қолданбаларда пайдаланудан басқа, өткізгіштік химия, биология және қоршаған орта ғылымы сияқты басқа салаларда да маңызды. Мысалы, судың өткізгіштігін судағы еріген тұздардың және басқа заттардың концентрациясын анықтауға болады. Бұл ақпарат судың сапасын түсіну және қоршаған орта жағдайын бақылау үшін маңызды.

Өткізгіштікке әсер ететін көптеген факторлар бар, соның ішінде температура, қысым және материалдағы қоспалардың немесе басқа заттардың болуы. Кейбір жағдайларда өткізгіштікті материалға белгілі бір заттарды қосу арқылы жақсартуға немесе бақылауға болады. Бұл допинг ретінде белгілі және әдетте жартылай өткізгіштер өнеркәсібінде белгілі бір электрлік қасиеттері бар материалдарды жасау үшін қолданылады.

Өткізгіштік көптеген материалдардың маңызды қасиеті болып табылады және ғылыми және инженерлік қолданбалардың кең ауқымында маңызды рөл атқарады. Оны өлшеу және басқару әртүрлі жүйелер мен процестердің өнімділігін түсіну және оңтайландыру үшін өте маңызды.

Өткізгіштік және электр өткізгіштер

Өткізгіштік – материалдың электр тогын өткізу қабілетінің өлшемі. Бұл көптеген салаларда, соның ішінде электротехникада, материалтануда және физикада маңызды қасиет. Өткізгіштер - жоғары өткізгіштігі бар материалдар, яғни олар арқылы электр тогының оңай өтуіне мүмкіндік береді.

Электротехникада өткізгіштік электр тізбектерін жобалаудағы негізгі параметр болып табылады. Электр өткізгіштері ретінде өткізгіштігі жоғары материалдар, ал оқшаулағыш ретінде өткізгіштігі төмен материалдар қолданылады. Ең кең тараған электр өткізгіштер мыс және алюминий сияқты металдар болып табылады, олардың бос электрондарына байланысты жоғары өткізгіштігі бар.

Электр тоғының олар арқылы өтуіне жол бермеу үшін оқшаулағыш ретінде пластик және керамика сияқты өткізгіштігі төмен материалдар қолданылады. Оқшаулағыштар электр сымдарын, электронды компоненттерді және электр беру желілерін қоса алғанда, әртүрлі қолданбаларда қолданылады.

Материалтануда өткізгіштік жаңа материалдарды игерудің маңызды қасиеті болып табылады. Зерттеушілер энергияны сақтау және түрлендіру, электроника және сенсорларды қоса алғанда, әртүрлі қолданбаларда пайдалану үшін жоғары өткізгіштігі бар материалдарды үнемі іздейді.

Өткізгіштікке әсер ететін негізгі факторлардың бірі - температура. Температура жоғарылаған сайын көптеген материалдардың өткізгіштігі төмендейді. Бұл материалдағы атомдардың термиялық дірілінің жоғарылауымен байланысты, бұл электрондардың материал арқылы қозғалуын қиындатады.

Өткізгіштікке әсер ететін тағы бір фактор - материалдағы қоспалардың болуы. Қоспалар материал арқылы электрондар ағынын бұзуы мүмкін, оның өткізгіштігін төмендетеді.

Өткізгіштік өлшем бірліктері

Өткізгіштік өлшем бірліктері сұйықтықтарды пайдалануды қамтитын кез келген өндірістік процестің маңызды аспектісі болып табылады. Өткізгіштік сұйықтықтың электр тогын өткізу қабілетінің өлшемі және ол сұйықтықтың сапасы мен тазалығын анықтауда шешуші параметр болып табылады. Өткізгіштікті өлшеу сұйықтықтың электр өткізгіштігін өлшеуге арналған өткізгіштік өлшегіштер деп аталатын арнайы құралдардың көмегімен жүзеге асырылады.

Өткізгіштікті өлшеу үшін қолданылатын өлшем бірліктері әдетте метрге Siemens (S/m) немесе микро Siemens/ сантиметр (μS/см) арқылы көрсетіледі. Бұл өлшем бірліктер сұйықтықтың электр өткізгіштігін білдіру үшін қолданылады, бұл сұйықтық тасымалдай алатын электр зарядының мөлшерінің өлшемі болып табылады. Сұйықтықтың электр өткізгіштігі неғұрлым жоғары болса, оның электр тогын өткізу қабілеті соғұрлым жоғары болады.

Өткізгіштікті өрнектеу үшін стандартты өлшем бірліктерінен басқа басқа да өлшем бірліктері қолданылады. Оларға 1000 мкС/см-ге тең миллисиемендер/сантиметр (мС/см) және 10 С/м-ге тең шешімдер (дС/м) кіреді. Бұл қондырғылар стандартты қондырғылар сәйкес келмеуі мүмкін арнайы қолданбаларда қолданылады.

Өткізгіштік өлшем бірліктерін таңдау нақты қолданбаға және қажетті дәлдік деңгейіне байланысты. Мысалы, микро Siemens/сантиметр әдетте су тазарту қондырғыларында қолданылады, ал Siemens/метр үшін жоғары дәлдікті талап ететін өндірістік процестерде қолданылады. Бірліктерді таңдау өлшенетін сұйықтық түріне де байланысты, өйткені әртүрлі сұйықтықтардың электр өткізгіштік деңгейі әртүрлі.

Өткізгіштік өлшем бірліктері сұйықтықтарды қамтитын кез келген өндірістік процестің маңызды аспектісі болып табылады. Бірліктерді таңдау нақты қолданбаға және қажетті дәлдік деңгейіне байланысты.Өткізгіштік өлшегіштерсұйықтықтардың электр өткізгіштігін өлшеуге арналған және өткізгіштікті білдіру үшін қолданылатын бірліктерге Siemens/метр, микро Siemens/ сантиметр, миллизимен/ сантиметр және метрге шешімдер кіреді.

Өткізгіштіктің қолданылуы

Өткізгіштік, материалдың электр тогын өткізу қабілеті, әртүрлі салаларда кең қолданыс аясына ие. Мұнда өткізгіштіктің кейбір кең таралған қолданбалары берілген:

Электр сымдары: өткізгіштік электр сымдары жүйелері үшін өте маңызды. Жоғары өткізгіштігімен танымал мыс және алюминий сияқты металдар, әдетте, қуат көздерінен әртүрлі құрылғылар мен құрылғыларға электр энергиясын тиімді тасымалдау үшін электр кабельдерінде қолданылады.

Электроника: өткізгіштік электрондық құрылғылардың жұмысында негізгі рөл атқарады. Металдар мен жартылай өткізгіштер сияқты өткізгіш материалдар интегралдық схемалар, транзисторлар және қосқыштар сияқты компоненттерді жасауда қолданылады.

Энергияны беру: энергияның жоғалуын азайту үшін электр беру желілері үшін жоғары өткізгіштік материалдар қолданылады. Алюминий және мыс өткізгіштер электр энергиясын ұзақ қашықтыққа тиімді жеткізу үшін әуе электр желілері мен жер асты кабельдерінде қолданылады.

Жылыту және салқындату жүйелері: өткізгіш материалдар жылыту және салқындату қолданбаларында қолданылады. Электр пештерінде кездесетіндер сияқты электр қыздыру элементтері жылуды тиімді өндіру үшін жоғары электр өткізгіштігі бар материалдарға сүйенеді. Сол сияқты электронды құрылғылардағы жылу қабылдағыштар жылуды тиімді тарату үшін жоғары жылу өткізгіштігі бар материалдардан жасалған.

Электрохимия: Электрохимиялық процестерде электролиттер үшін өткізгіштік өте маңызды. Құрамында электр тоғының ағынын жеңілдететін иондары бар электролиттік ерітінділер әртүрлі өндірістік және ғылыми мақсаттарда электролиздеу, батареялар, отын элементтері және электролиз сияқты қолданбаларда қолданылады.

Сенсорлар мен детекторлар: Өткізгіштік электрлік қасиеттерді өлшеу үшін сенсорлар мен детекторларда қолданылады. Мысалы, өткізгіштік сенсорлары су тазарту қондырғыларындағы судың тазалығын бақылау және қоспаларды немесе ластануды көрсете алатын өткізгіштіктегі өзгерістерді анықтау үшін қолданылады.

Медициналық қолданбалар: Медицина саласында өткізгіштік биоэлектрлік өлшемдер және медициналық бейнелеу әдістері сияқты салаларда қолданбаларды табады. Электрокардиография (ЭКГ), мысалы, жүрек жағдайын диагностикалау және бақылау үшін жүректің электр өткізгіштігін өлшейді.

Композиттік материалдар: электр өткізгіштігін беру үшін композиттік материалдар өндірісінде өткізгіш қоспалар қолданылады. Бұл материалдар әртүрлі салаларда, соның ішінде аэроғарыш өнеркәсібінде, автомобиль жасауда және құрылыста қолданбаларды табады, мұнда өткізгіштік электромагниттік экрандау, статикалық диссипация және қыздыру элементтері сияқты қолданбалар үшін қажет.

Қоршаған ортаны бақылау: Өткізгіштік судың сапасы мен тұздылығын бағалау үшін қоршаған ортаны бақылау жүйелерінде қолданылады. Өткізгіштік өлшегіштер судың электр өткізгіштігін өлшеу үшін пайдаланылады, оның құрамы мен ықтимал ластаушы заттар туралы құнды ақпарат береді.

Бұл әртүрлі салаларда өткізгіштіктің қалай қолданылатынының бірнеше мысалдары ғана. Өткізгіш материалдардың бірегей электрлік қасиеттері көптеген салалардағы технологиялық жетістіктер мен инновациялардың кең спектріне мүмкіндік береді.

Жиі қойылатын сұрақтар

1-сұрақ: Өткізгіштік пен меншікті кедергінің айырмашылығы неде?

Өткізгіштік материалдың электр тогын өткізу қабілетін өлшейді, ал меншікті кедергі оның ток ағынына кедергісін сандық түрде көрсетеді.

2-сұрақ: Неліктен металдардың өткізгіштігі жоғары?

Материал арқылы оңай қозғалатын бос электрондардың көптігіне байланысты металдар жоғары өткізгіштікке ие.

3-сұрақ: Өткізгіштікті өзгертуге бола ма?

Иә, өткізгіштік температура, қоспалар және материалдың кристалдық құрылымы сияқты факторлармен өзгеруі мүмкін.

4-сұрақ: Өткізгіштігі төмен қандай оқшаулағыштар бар?

Резеңке, пластмасса және шыны - өткізгіштігі төмен жалпы оқшаулағыш материалдардың мысалдары.

5-сұрақ: Судағы өткізгіштік қалай өлшенеді?

Судағы өткізгіштік судың электр тогын өткізу қабілетін анықтайтын өткізгіштік өлшегіштің көмегімен өлшенеді.