אנו מסבירים מהי מוליכות חשמלית ועל סמך מה היא משתנה. הולכה חשמלית של מתכות, מים ואדמה.
מהי מוליכות חשמלית?
מוליכות חשמלית היא הקיבולת של חוֹמֶר כדי לאפשר את הזרימה של זרם חשמלי דרך שם חלקיקים. יכולת זו תלויה ישירות במבנה האטומי והמולקולרי של החומר, כמו גם בגורמים פיזיקליים אחרים כגון טֶמפֶּרָטוּרָה שאליו הוא נמצא או המצב בו הוא נמצא (נוזל, מוצק, גזי).
מוליכות חשמלית היא ההפך מהתנגדות, כלומר, ההתנגדות למעבר של חַשְׁמַל של ה חומרים. יש אז חומרים טובים וחומרים מוליכים חשמליים גרועים, במידה שהם פחות או יותר עמידים.
הסמל לייצג מוליכות הוא האות היוונית סיגמה (σ) והיחידה שלו של מדידה הוא סימנס למטר (S/m) או 𝛀-1⋅ m-1. לחישוב שלה, המושגים של שדה חשמלי (E) וצפיפות זרם ההולכה (J), כדלקמן:
J = σE, מאיפה: σ = J / E
המוליכות משתנה בהתאם ל מצב צבירה. במדיה נוזלית, למשל, זה יהיה תלוי בנוכחות של מלחים מומסים בהם שיוצרים יונים בעלי מטען חיובי או שלילי, והם האלקטרוליטים האחראים להולכת זרם חשמלי כאשר הנוזל נתון לשדה חשמלי.
מצד שני, למוצקים יש מבנה אטומי הרבה יותר סגור ועם פחות תְנוּעָה, כך שהמוליכות תהיה תלויה בענן של אלקטרונים משותף ללהקות של ולנסיה ורצועת ההולכה, המשתנה בהתאם לאופי האטומי של החומר: ה מתכות הם מוליכים חשמליים טובים ו ללא מתכות, לעומת זאת, נגדים טובים (או מבודדים, כגון פלסטי).
מוליכות מים
ה מים באופן כללי, זה מוליך חשמלי טוב. עם זאת, קיבולת זו תלויה בשוליים של Total Dissolved Solids (TDS), שכן נוכחותם של מלחים ומינרלים במים יוצרים את היונים האלקטרוליטיים המאפשרים מעבר של זרם חשמלי. ההוכחה לכך היא ש מים מזוקקים, אשר בוטלו (באמצעות זִקוּק ושיטות אחרות) כל היונים מומסים בו, והוא אינו מוליך חשמל.
באופן זה, מוליכות המים המלוחים גדולה מזו של מים מתוקים. ניתן לרשום את העלייה בקצב המוליכות כאשר יונים מומסים מתווספים לנוזל, עד שמגיעים לגבול של ריכוז יוני בו נוצרים זוגות יונים חיוביים עם שליליים המבטלים את המטען שלהם ומונעים מוליכות עולים יותר.
מוליכות קרקע
ה קרקעותבאופן כללי, יש להם מוליכות חשמלית שונה, בהתאם לגורמים שונים כמו השקיית מים או כמות המלחים שהם מציגים. כמו במקרה של מים, יותר קרקעות מלוחות יהיו מוליכות חשמליות טובות יותר מאלו מלוחות פחות, והבחנה זו נקבעת לרוב על פי כמות המים שהם מקבלים (שכן מים יכולים "לשטוף" מלחים מהאדמה).
רמת מליחות זו מתבלבלת לעיתים קרובות עם הנחות של הקרקע (נוכחות נתרן), כאשר למעשה מליחות מתייחסת לשפע הקטיונים של נתרן (Na+), אשלגן (K+), סידן (Ca2+) ו מגנזיום (Mg2+), יחד עם הקטיונים של כלור (Cl–), סולפט (SO42-), ביקרבונט (HCO3–) וקרבונט (CO32-).
לפיכך, במקרים רבים משתמשים בטכניקות כמו שטיפה (עבור קרקעות מלוחות מאוד) או הזרקה של אלמנטים מנטרלים אחרים (כגון גופרית) עבור אלה בסיסיים מאוד. לעתים קרובות ניתן לקבוע זאת על ידי בדיקות הולכה חשמלית.
מוליכות מתכת
מתכות הן בדרך כלל מוליכים חשמליים מצוינים. זה בגלל ש אטומים של סוג זה של חומר משולבים על ידי היווצרות של קישורי מתכת. במתכות, אלקטרונים נשארים סביב המתכת כמו ענן, נעים סביב גרעיני אטום הקשורים בחוזקה, והם המאפשרים זרימה חשמלית.
כאשר מתכת מוחלת על שדה חשמלי, אלקטרונים זורמים בחופשיות מקצה אחד של המתכת לקצה השני, בדיוק כפי שהוא עושה עם המתכת. חוֹם, ששניהם משדרים טובים. לכן ה נְחוֹשֶׁת ומתכות אחרות בקווי חשמל ובמכשירים אלקטרוניים. האיור הבא מייצג באופן סכמטי את הזרימה של אלקטרונים (באדום) כאשר שדה חשמלי מופעל על מתכת: