Elektra konduktivo

Elektra konduktivo (signo σ) estas mezuro de kiom materialo allasas la transportadon de elektra ŝargo. Ĝia SI derivita unuo estas la Simenso je metro (A²s³m⁻³kg⁻¹) nomita laŭ Werner von Siemens. Ĝi estas difinita kiel la proporcio inter la kurenta denseco kaj la elektra kampo:

${\displaystyle {\vec {\mathbf {j} }}\,\;=\;\sigma \,{\vec {\mathbf {E} }}}$

Elektra konduktanco estas fenomeno kie materialo entenas moveblajn partiklojn kun elektra ŝargo, kiu povas porti elektron. Kiam diferenco de elektra potencialo estas metita trans konduktanto, ĝiaj moveblaj ŝargoj fluas, kaj elektra kurento aperas.

Konduktanto, ekzemple metalo, havas altan konduktivon, kaj izolilo, ekzemple vitro aŭ vakuo, havas malaltan konduktivon. Semikonduktaĵo havas konduktivon, kiu multe varias laŭ diversaj kondiĉoj, ekzemple submeti ĝin al elektraj kampoj aŭ specifaj frekvencoj de lumo.

Elektra konduktivo ${\displaystyle \sigma }$ estas la inverso de la elektra specifa rezistanco ${\displaystyle \rho }$.

Konduktanco (G) dependas de la formo kaj grando de objekto, dum konduktivo estas konstanto por ĉiu materialo, kaj ne dependas de ĝia grando. Ĝi estas la inverso de rezistanco (R), do ĝia SI derivita unuo estas la Simenso.

${\displaystyle \;\;G={\frac {1}{R}}\;.}$

Konsideru konduktantan stangon el materialo de elektra konduktivo σ, pri kiu trairas kurento I.

La potencialdiferenco inter la du finaj punktoj P₁ kaj P₂ estas difinita per :

${\displaystyle U_{2}-U_{1}=-\int _{P_{1}}^{P_{2}}{\vec {\mathbf {E} }}\;.\;\mathrm {d} {\vec {\mathbf {\ell } }}\;,}$

kie ${\displaystyle d\mathbf {\ell } \;}$ estas la elemento de vojo, laŭ kiu la elektra kampo E integriĝas. Kiam la aplikita E kampo estas uniforma kaj orientita laŭ la longo de la konduktanto, la kurenta denseco J estas ankaŭ uniforma kaj orientita laŭ la longo, la supra vektora ekvacio de la elektra tensio tial reduktiĝas al skalara ekvacio :

${\displaystyle U=U_{1}-U_{2}=E\;.\;{\ell }\;,}$

kaj (laŭ sia difino) la kurenta denseco reduktiĝas al :

${\displaystyle \;\;J={\frac {I}{A}}\;.}$

Sekvas, ke:

${\displaystyle \;\;J={\frac {I}{A}}=\sigma \;{\frac {U}{\ell }}.}$

Per difino:

${\displaystyle \;\;G={\frac {I}{U}}\;,}$

do la konduktanco G de uniforma konduktanto estas kalkulebla de la konduktivo σ de la materialo laŭ la formulo :

${\displaystyle \;\;G={\frac {\sigma \,A}{\ell }}\;,}$

kie ${\displaystyle {\ell }\;}$ estas la longo de la konduktanto mezurata en metroj (en SI-unuoj), A estas la areo de transversa sekco (pri ronda drato A = π r², se r estas ĝia radiuso) mezurata en kvadrataj metroj.

Tabelo pri la valoroj de kelkaj materialoj

Elektra konduktivo de kelkaj materialoj inter 20 kaj 25 °C
La datenoj dependas laŭgrade laŭ la nivelo de pureco

Materialo	Tipo	σ in S/m	Fonto
Grafeno	Alotropaĵo de karbono	100 · 106	[1]
Arĝento	Metalo	61 · 106	[2]
Kupro	Metalo	58 · 106	[3][4]
Oro	Metalo	45 · 106	[2]
Aluminio	Metalo	37 · 106	[2]
Volframo	Metalo	19 · 106	[2]
Fero	Metalo	10 · 106	[2]
Ŝtalo (0,35% karbono)	Metalo	8,6 · 106
Grafito (paralele al kristalaj ebenoj)	Alotropaĵo de karbono	3 · 106
Rustorezista ŝtalo (X5CrNi18-10), 1.4301, AISI 304)	Metalo	1,4 · 106
Hidrargo	Metalo	1,0 · 106	[2]
Mangano	Metalo	0,69 · 106	[2]
Konduktantaj polimeroj	–	10−11 bis 105
Germaniumo	Duonkonduktanto	1,45 …2,2	[5]
Silicio	Duonkonduktanto	2,52 … 4,3 · 10−4	[5]
Marakvo	–	5
Kranakvo	–	50 · 10−3
Pura akvo	–	5 · 10−6

Referencoj

1. Physicists Show Electrons Can Travel More Than 100 Times Faster in Graphene. University Communications Newsdesk, University of Maryland (2013-09-19). Arkivita el la originalo je 2013-09-19. Alirita 2017-04-05 .
2. WebElements Periodic Table: electrical resistivity. Arkivigite je 2017-03-24 per la retarkivo Wayback Machine
3. Datenblatt für Cu 99,9 % Valoro je 20 °C kun ekarto ±10 %; alirdato: 12-a de aprilol 2018.
4. Pri kupra drato ĉ. 56 · 10⁶ S/m (ne pura kupro), vidu artikolon specifa rezistanco.
5. Mechelke: Einführung in die Analog- und Digitaltechnik. Bildungverlag EINS, ISBN 3-8237-0505-9, S. 59.

Vidu ankaŭ

• Elektra rezistivo
• Elektrotekniko kaj Elektroniko
• Duonkonduktaĵo
• Konduktilo
• Leĝo de Omo
• Rezistilo
• Superkonduktiveco

• Kategorio Elektra konduktivo en la Vikimedia Komunejo (Multrimedaj datumoj)

PeEnEo: 24312 GND: 4014200-0 LCCN: sh85041621 BNF: 11978662f