Τι είναι η ηλεκτρική αγωγιμότητα

Μιλώντας για την ιδιότητα αυτού ή εκείνου του σώματος να εμποδίζει τη διέλευση ηλεκτρικού ρεύματος μέσω αυτού, συνήθως χρησιμοποιούμε τον όρο «ηλεκτρική αντίσταση». Στα ηλεκτρονικά, είναι βολικό, υπάρχουν ακόμη και ειδικά μικροηλεκτρονικά εξαρτήματα, αντιστάσεις με μία ή την άλλη ονομαστική αντίσταση.

Υπάρχει όμως και η έννοια της «ηλεκτρικής αγωγιμότητας» ή «ηλεκτρικής αγωγιμότητας», που χαρακτηρίζει την ικανότητα του σώματος να διεξάγει ηλεκτρικό ρεύμα.

Δεδομένου ότι η αντίσταση είναι αντιστρόφως ανάλογη με το ρεύμα, Η αγωγιμότητα είναι ευθέως ανάλογη με το ρεύμα, δηλαδή η αγωγιμότητα είναι το αντίστροφο της ηλεκτρικής αντίστασης.

Η αντίσταση μετριέται σε ohms και η αγωγιμότητα στη siemens. Αλλά στην πραγματικότητα μιλάμε πάντα για την ίδια ιδιότητα του υλικού - την ικανότητά του να μεταφέρει ηλεκτρισμό.

Η ηλεκτρονική αγωγιμότητα υποδηλώνει ότι οι φορείς φορτίου που σχηματίζουν το ρεύμα στην ύλη είναι ηλεκτρόνια. Πρώτα απ 'όλα, τα μέταλλα έχουν ηλεκτρονική αγωγιμότητα, αν και σχεδόν όλα τα υλικά είναι περισσότερο ή λιγότερο ικανά για αυτό.

Όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία του υλικού, τόσο χαμηλότερη είναι η ηλεκτρονική του αγωγιμότητα, γιατί όσο αυξάνεται η θερμοκρασία, η θερμική κίνηση παρεμβαίνει όλο και περισσότερο στην ομαλή κίνηση των ηλεκτρονίων και επομένως εμποδίζει το κατευθυνόμενο ρεύμα.

Όσο πιο κοντό είναι το σύρμα, τόσο μεγαλύτερη είναι η περιοχή της διατομής του, τόσο μεγαλύτερη είναι η συγκέντρωση ελεύθερων ηλεκτρονίων σε αυτό (όσο μικρότερη είναι η ειδική αντίσταση), τόσο μεγαλύτερη είναι η ηλεκτρονική αγωγιμότητα.

Πρακτικά στην ηλεκτρική μηχανική, είναι πολύ σημαντικό να μεταδίδεται ηλεκτρική ενέργεια με ελάχιστες απώλειες. Για αυτόν τον λόγο μέταλλα παίζει εξαιρετικά σημαντικό ρόλο σε αυτό. Ειδικά εκείνα από αυτά που έχουν τη μέγιστη ηλεκτρική αγωγιμότητα, δηλαδή τη μικρότερη ειδική ηλεκτρική αντίσταση: ασήμι, χαλκός, χρυσός, αλουμίνιο. Η συγκέντρωση των ελεύθερων ηλεκτρονίων στα μέταλλα είναι μεγαλύτερη από ότι στα διηλεκτρικά και τους ημιαγωγούς.

Είναι οικονομικά πιο κερδοφόρο να χρησιμοποιείτε αλουμίνιο και χαλκό ως αγωγούς ηλεκτρικής ενέργειας από μέταλλα, καθώς ο χαλκός είναι πολύ φθηνότερος από το ασήμι, αλλά ταυτόχρονα η ηλεκτρική αντίσταση του χαλκού είναι ελαφρώς υψηλότερη από αυτή του αργύρου, αντίστοιχα η αγωγιμότητα του χαλκού είναι πολύ λίγο λιγότερο από το ασήμι. Άλλα μέταλλα δεν είναι τόσο σημαντικά για τη βιομηχανική παραγωγή συρμάτων. 

Τα αέρια και υγρά μέσα που περιέχουν ελεύθερα ιόντα έχουν ιοντική αγωγιμότητα. Τα ιόντα, όπως και τα ηλεκτρόνια, είναι φορείς φορτίου και μπορούν να κινούνται υπό την επίδραση ενός ηλεκτρικού πεδίου σε όλο τον όγκο ενός μέσου. Ένα τέτοιο περιβάλλον μπορεί να είναι ηλεκτρολύτη… Όσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία του ηλεκτρολύτη, τόσο μεγαλύτερη είναι η ιοντική του αγωγιμότητα, γιατί με την αύξηση της θερμικής κίνησης, η ενέργεια των ιόντων αυξάνεται και το ιξώδες του μέσου μειώνεται.

Απουσία ηλεκτρονίων στο κρυσταλλικό πλέγμα του υλικού, μπορεί να συμβεί αγωγιμότητα οπής. Τα ηλεκτρόνια φέρουν φορτίο, αλλά λειτουργούν σαν κενές θέσεις όταν κινούνται οι τρύπες—κενά στο κρυσταλλικό πλέγμα του υλικού. Τα ελεύθερα ηλεκτρόνια δεν κινούνται εδώ όπως ένα νέφος αερίου σε μέταλλα.

Η αγωγιμότητα της οπής εμφανίζεται σε ημιαγωγούς ίση με την αγωγιμότητα των ηλεκτρονίων. Οι ημιαγωγοί σε διάφορους συνδυασμούς σας επιτρέπουν να ελέγχετε την ποσότητα αγωγιμότητας που επιδεικνύεται σε διάφορες μικροηλεκτρονικές συσκευές: δίοδοι, τρανζίστορ, θυρίστορ κ.λπ.

Πρώτα απ 'όλα, τα μέταλλα άρχισαν να χρησιμοποιούνται ως αγωγοί στην ηλεκτρική μηχανική ήδη από τον 19ο αιώνα, μαζί με διηλεκτρικά, μονωτές (με τη χαμηλότερη ηλεκτρική αγωγιμότητα), όπως μαρμαρυγία, καουτσούκ, πορσελάνη.

Στην ηλεκτρονική, οι ημιαγωγοί έχουν γίνει ευρέως διαδεδομένοι, καταλαμβάνοντας μια τιμητική ενδιάμεση θέση μεταξύ αγωγών και διηλεκτρικών.Οι περισσότεροι σύγχρονοι ημιαγωγοί βασίζονται στο πυρίτιο, το γερμάνιο, τον άνθρακα. Άλλες ουσίες χρησιμοποιούνται πολύ λιγότερο συχνά.