Elektrisch geleidingsvermogen: mho, siemens

Handleiding Weerstand Bevat:
Wat is weerstand Ohms wet Ohmse & Niet-Ohmische geleiders Weerstandsvermogen Weerstandstabel voor veel voorkomende materialen Weerstandstemperatuurcoëfficiënt Elektrische geleiding Series & parallelle weerstanden Parallelle weerstanden tabel

In tegenstelling tot weerstand die de weerstand tegen een elektrische stroom meet, is elektrische geleidbaarheid of elektrische geleiding een maat voor hoe een elektrische stroom zich in een stof beweegt.

Hoe hoger de elektrische geleidbaarheid in een materiaal, hoe groter de stroomdichtheid bij een bepaald toegepast potentiaalverschil.

Zo kan men zien dat de elektrische geleidbaarheid of elektrische geleiding van een stof een maat is voor het vermogen ervan om elektriciteit te geleiden.

De elektrische geleidbaarheid of elektrische geleiding van een materiaal is belangrijk omdat sommige stoffen elektriciteit zo goed mogelijk moeten geleiden. Draadgeleiders moeten de stroom zo gemakkelijk mogelijk laten stromen. Andere materialen kunnen nodig zijn om de stroom te beperken, zoals in het geval van een weerstand, en weer andere materialen zijn nodig om geen elektriciteit te geleiden, zoals in het geval van isolatoren.

Elektrisch geleidingsvermogen basisbegrippen

Elektrisch geleidingsvermogen is een verhouding tussen de stroomdichtheid en de elektrische veldsterkte. Hoe hoger de waarde van het geleidingsvermogen, hoe lager de weerstand tegen het vloeien van elektrische stroom.

De waarde van het elektrisch geleidingsvermogen hangt af van het vermogen van elektronen of andere ladingsdragers zoals gaten om zich binnen het rooster van het materiaal te verplaatsen.

Geleidende materialen zoals koper laten de vrije beweging van elektronen binnen hun moleculaire rooster toe. Er zijn vrije elektronen binnen het rooster.

Materialen met een laag geleidingsvermogen of geleidingsvermogen hebben zeer weinig vrije elektronen binnen hun structuur. Elektronen worden stevig vastgehouden binnen de moleculaire structuur en vereisen een aanzienlijke hoeveelheid energie om ze los te trekken.

Elektrische geleidbaarheidseenheden: siemens en mho

De elektrische geleidbaarheidseenheden zijn siemens per meter, S⋅m-1.

De siemens werd vroeger ook wel aangeduid als mho – dit is het reciproke van een ohm, en dit wordt afgeleid door ohm achterstevoren te spellen.

Geleiding is de reciproke van weerstand en één siemens is gelijk aan de reciproke van één ohm.

De naam siemens voor de eenheid van geleiding werd door de 14e Algemene Conferentie voor maten en gewichten in 1971 aangenomen als een afgeleide SI-eenheid. Hij werd genoemd naar Ernst Werner von Siemens.

Zoals bij elke naam van het SI, Internationaal Stelsel van Eenheden, die is afgeleid van de eigennaam van een persoon, is de eerste letter van het symbool hoofdletters, d.w.z. in dit geval staat de letter “S” voor een waarde in siemens, 10S. Wanneer de volledige naam van een SI-eenheid in het Engels wordt gespeld, moet deze altijd met een kleine letter beginnen, d.w.z. in dit geval siemens.

Het symbool dat het meest wordt gebruikt is de kleine letter van de Griekse letter sigma, σ, hoewel soms ook kappa, &kappa, gamma, &gamma, worden gebruikt.

Hoewel de SI-eenheden voor geleidbaarheid het meest worden gebruikt, worden geleidbaarheidswaarden vaak vermeld in termen van hun IACS-percentuele waarde. De IACS, International Annealed Copper Standard, werd in 1913 vastgesteld door de Internationale Elektrochemische Commissie.

Het geleidingsvermogen van het uitgegloeide koper (5,8001 x 107S/m) is gedefinieerd als 100% IACS bij 20°C.

Alle andere geleidingswaarden zijn teruggekoppeld aan deze geleidingswaarde. Dit betekent dat ijzer met een geleidingswaarde van 1,04 x 107 S/m, een geleidingsvermogen heeft van ongeveer 18% van dat van uitgegloeid koper en dit wordt gegeven als 18% IACS.

Naarmate de metaalverwerkingsmethoden sinds de invoering van de norm zijn verbeterd, hebben sommige moderne koperproducten nu vaak IACS-geleidbaarheidswaarden die hoger zijn dan 100% IACS, omdat nu meer onzuiverheden uit het metaal kunnen worden verwijderd.

Elektrische geleidbaarheidsformules

Resistiviteit en geleidbaarheid staan met elkaar in verband. Het geleidingsvermogen is het omgekeerde van het weerstandsvermogen. Het is dan ook gemakkelijk het een in het ander uit te drukken.

Waar:
σ het geleidingsvermogen van het materiaal in siemens per meter is, S⋅m-1
ρ het weerstandsvermogen van het materiaal in ohm-meters is, Ω⋅m

Dit kan dan in de formule voor het weerstandsvermogen worden gesubstitueerd om de volgende relatie te krijgen.

Waar:
σ het geleidingsvermogen van het materiaal in siemens per meter is, S⋅m-1
E de grootte van het elektrisch veld in volt per meter is, V⋅m-1
J de grootte van de stroomdichtheid in ampère per vierkante meter is, A⋅m-2

Vaak is het nodig het geleidingsvermogen te relateren aan een bepaalde lengte van het materiaal met een constante doorsnede..

Met behulp van dit diagram is het mogelijk het geleidingsvermogen te relateren aan de weerstand, de lengte en de dwarsdoorsnede van het proefstuk in de onderstaande geleidingsformule.

Waar:
R de elektrische weerstand van een uniform proefstuk van het materiaal is, gemeten in ohm
l de lengte van het stuk materiaal is, gemeten in meter, m
A de dwarsdoorsnede van het proefstuk is, gemeten in vierkante meter, m2

Met behulp van deze formules voor elektrische geleiding is het mogelijk het geleidingsvermogen te berekenen op basis van de kennis van de weerstand, de lengte en de dwarsdoorsnede van een blok van een materiaal.

Meer basisbegrippen uit de elektronica:
Voltage Stroom Vermogen Weerstand Capaciteit Inductantie Transformatoren Decibel, dB Kirchoff’s Wetten Q, kwaliteitsfactor RF ruis
Terug naar menu Basisbegrippen uit de elektronica . . .