Undervisningen om resistans omfattar:
Vad är motstånd Ohms lag Ohmsk & Icke-ohmska ledare Resistivitet Resistivitetstabell för vanliga material Resistans temperaturkoefficient Elektrisk konduktivitet Serie & parallella motstånd Parallella motstånd Tabell över parallella motstånd
Under skillnad från resistans, som mäter motståndet mot ett flöde av elektrisk ström, är elektrisk konduktivitet eller elektrisk ledningsförmåga ett mått på hur en elektrisk ström rör sig inom ett ämne.
Desto högre elektrisk konduktivitet i ett material, desto större är strömtätheten för en given tillämpad potentialskillnad.
På detta sätt kan man se att ett ämnes elektriska konduktivitet eller elektriska ledningsförmåga är ett mått på dess förmåga att leda elektricitet.
Den elektriska konduktiviteten eller den elektriska ledningsförmågan hos ett material är viktig eftersom det krävs att vissa ämnen ska leda elektricitet så bra som möjligt. Trådledare måste göra det möjligt för strömmen att flyta så lätt som möjligt. Andra material kan krävas för att begränsa strömflödet, som i fallet med ett motstånd, och andra material krävs för att inte leda elektricitet, som i fallet med isolatorer.
Grundläggande om elektrisk konduktivitet
Elektisk konduktivitet är ett förhållande mellan strömtätheten och den elektriska fältstyrkan. Ju högre värde på konduktiviteten, desto lägre motstånd ger den mot flödet av elektrisk ström.
Värdet på den elektriska konduktiviteten beror på förmågan för elektroner eller andra laddningsbärare, till exempel hål, att röra sig inom materialets gitter.
Högledande material, till exempel koppar, tillåter fri rörelse av elektroner inom sitt molekylära gitter. Det finns fria elektroner inom gittret.
Material med låg ledningsförmåga eller konduktivitet har mycket få fria elektroner inom sin struktur. Elektronerna är hårt hållna inom den molekylära strukturen och det krävs en betydande energinivå för att få dem fria.
Enheter för elektrisk ledningsförmåga: siemens och mho
Enheterna för elektrisk ledningsförmåga är siemens per meter, S⋅m-1.
Siemens brukade också benämnas som mho – detta är den reciproka delen av en ohm, och detta härleds genom att man stavar ohm baklänges.
Konduktans är reciproken av motstånd och en siemens är lika med reciproken av en ohm.
Namnet siemens för enheten för konduktans antogs av den 14:e generalkonferensen om mått och vikt som en avledd SI-enhet 1971. Den är uppkallad efter Ernst Werner von Siemens.
Som för alla namn i SI, International System of Units, som härrör från en persons egennamn, är den första bokstaven i symbolen stor bokstav, dvs. i detta fall betecknar bokstaven ”S” ett värde i siemens, 10S. När en SI-enhets fullständiga namn stavas på engelska ska det alltid börja med en liten bokstav, dvs. i detta fall siemens. Undantaget är när ett ord skulle skrivas med stor bokstav, som i början av en mening osv.
Symbolen som oftast används är den lilla versionen av den grekiska bokstaven sigma, σ, även om men kappa, &kappa, gamma, &gamma, också används vid vissa tillfällen.
Och även om SI-enheterna för konduktivitet används mest, anges konduktivitetsvärdena ofta i termer av deras IACS-procentuella värde. IACS, International Annealed Copper Standard, fastställdes av 1913 års International Electrochemical Commission.
Ledningsförmågan hos glödgad koppar (5,8001 x 107S/m) definieras som 100 % IACS vid 20 °C.
Alla andra konduktivitetsvärden relateras tillbaka till detta konduktivitetsvärde. Detta innebär att järn med ett konduktivitetsvärde på 1,04 x 107 S/m har en konduktivitet på ungefär 18 % av den för glödgad koppar och detta anges som 18 % IACS.
I takt med att metallbearbetningsmetoderna har förbättrats sedan standarden infördes har vissa moderna kopparprodukter nu ofta IACS-konduktivitetsvärden som är högre än 100 % IACS eftersom fler föroreningar nu kan avlägsnas från metallen.
Formler för elektrisk konduktivitet
Resistivitet och konduktivitet hänger samman. Konduktivitet är den omvända delen av resistivitet. Följaktligen är det lätt att uttrycka den ena i termer av den andra.
Varvid:
σ är materialets konduktivitet i siemens per meter, S⋅m-1
ρ är materialets resistivitet i ohm-meter, Ω⋅m
Detta kan sedan ersättas i formeln för resistivitet för att ge följande förhållande.
Varvid:
σ är materialets ledningsförmåga i siemens per meter, S⋅m-1
E är storleken på det elektriska fältet i volt per meter, V⋅m-1
J är storleken på strömtätheten i ampere per kvadratmeter, A⋅m-2
Ofta är det nödvändigt att relatera ledningsförmågan till en specifik längd av materialet med en konstant tvärsnittsarea..
Med hjälp av detta diagram är det möjligt att relatera konduktiviteten till provets resistans, längd och tvärsnittsarea i konduktivitetsformeln nedan.
R = σ A l
Varvid:
R är det elektriska motståndet hos ett enhetligt prov av materialet mätt i ohm
l är längden på materialstycket mätt i meter, m
A är provets tvärsnittsarea mätt i kvadratmeter, m2
Med hjälp av dessa formler för elektrisk ledningsförmåga kan man beräkna ledningsförmågan utifrån kännedom om motståndet, längden och tvärsnittsarean hos ett block av ett material.
Mer grundläggande elektronikbegrepp:
Spänning Ström Effekt Motstånd Kapacitans Induktans Transformatorer Decibel, dB Kirchoffs lagar Q, kvalitetsfaktor RF-brus
Tillbaka till menyn Grundläggande elektronikbegrepp . . .