Електропровідність
Електропрові́дність, прові́дність — багатозначний термін:
1) здатність тіла пропускати струм електричний під дією прикладеного електричного поля;
2) величина фізична, яка характеризує таку здатність.
Зміст
Характеристика
В ізотропному матеріалі (твердому, рідкому чи газоподібному) прикладена до нього різниця потенціалів (електрична напруга) [math]U[/math] створює однорідне електричне поле [math]E = – U / d[/math] ([math]d[/math] — відстань між точками прикладання [math]U[/math]), яке й викликає електричний струм. Густина електричного струму [math]j ⃗[/math] і поле [math]E ⃗[/math] пов’язані між собою співвідношенням: [math]j ⃗=σE ⃗[/math], де [math]σ[/math] — електропровідність питома, величина обернено пропорційна до питомого електричного опору. Відповідно до кінетичної теорії газів [math]σ[/math] пов’язане із концентрацією [math]n[/math] вільних носіїв заряду (електронів, іонів), їхнім електричним зарядом [math]e[/math] та рухливістю [math]μ[/math] таким співвідношенням: [math]σ = neμ[/math]. Якщо струм зумовлений s зарядженими частинками (s-кварками; також див. Кварка аромат), то [math]σ=∑_s n_s e_s μ_s [/math].
У змінному електричному полі [math]σ[/math] залежить від його довжини хвилі і частоти.
Одиницею виміру питомої електропровідності [math]σ[/math] в Міжнародній системі одиниць (SI) служить (Ом × м)-1. На практиці поширена одиниця (Ом × см)-1.
Поділ речовин за електропровідністю
За значенням [math]σ[/math] усі тіла можна поділити на три групи:
1) провідники [[math]σ[/math] > 106 (Ом × м)-1];
2) діелектрики [[math]σ[/math] < 10-8 (Ом × м)-1];
3) напівпровідники (із проміжними значеннями [math]σ[/math]).
Такий поділ досить умовний: електропровідність у широких межах може змінюватися залежно від температури, структури речовини (агрегатного стану, домішок тощо), зовнішніх факторів (магнітного поля, опромінення та інших).
Види
Залежно від фізичної природи електричних зарядів (носіїв струму) розрізняють три види електропровідності: електронну, іонну та мішану (якщо в електропровідності беруть участь електрони та іони).
Електронна електропровідність також поділяється на види і може бути електронною, дірковою або мішаною (беруть участь як електрони, так і дірки). Електронний вид електропровідності властивий металам, напівпровідникам, діелектрикам. Електропровідність металів характеризується лінійним зростанням величини струму від прикладеної електричної напруги (Ома закон) та її зменшенням із підвищенням температури. У напівпровідниках електропровідність із ростом температури може як збільшуватися, так зменшуватися, що залежить від наявності в них домішок та їхньої іонізації (домішки і різного роду опромінення суттєво впливають на значення електропровідності напівпровідника).
У діелектриках, рідинах і газах електропровідність можлива лише за умови високої зовнішньої напруги. Деякі метали, напівпровідники, сплави, кераміки під час зниження температури до декількох кельвінів (у кераміках до 100 К) набувають надпровідності, коли електропровідність прямує до безкінечності.
Іонний вид електропровідності властивий електролітам, кристалам іонним і різною мірою усім діелектрикам за умов не дуже великих значень електричних полів. В електролітах та іонних кристалах виконується закон Ома, а їхня електропровідність зростає разом із температурою.
Іонний вид електопровідності на відміну від електронної супроводжується переносом речовини. Електропровідність, зумовлена рухом іонів ґратки кристалічної, називається власною і домінує при високих температурах. Електропровідність іонних кристалів, зумовлена рухом домішкових іонів, називається домішковою і проявляється при низьких температурах.
Застосування
Вимірювання електропровідності є найбільш інформативним методом дослідження матеріалів (зокрема чистоти металів і напівпровідників), і дають можливість вияснити динаміку носіїв заряду, характер їхньої взаємодії між собою та іншими об’єктами.
Література
- Физика твердого тела : Энциклопедический словарь : в 2 т. Киев : Наукова думка, 1998. Т. 2. 644 с.
- Болеста І.М. Фізика твердого тіла. Львів: Видавн. центр ЛНУ імені Івана Франка. 2003. 480 с.
- Гуржій А. М., Мещанінов С. К., Нельга А. Т. та ін. Електротехніка та основи електроніки. Київ : Літера ЛТД, 2020. 288 с.
Автор
Покликання на цю статтю: Лукіянець Б. А. Електропровідність // Велика українська енциклопедія. URL: https://vue.gov.ua/Електропровідність (дата звернення: 29.04.2024).
Статус гасла: Оприлюднено
Оприлюднено: 31.03.2024
Важливо!
Ворог не зупиняється у гібридній війні і постійно атакує наш інформаційний простір фейками.
Ми закликаємо послуговуватися інформацією лише з офіційних сторінок органів влади.
Збережіть собі офіційні сторінки Національної поліції України та обласних управлінь поліції, аби оперативно отримувати правдиву інформацію.
Отримуйте інформацію тільки з офіційних сайтів
Офіс Президента України
Верховна Рада України
Кабінет Міністрів України
Служба безпеки України
Міністерство оборони України
Міністерство внутрішніх справ України
