O que é condutividade elétrica e sua derivação

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A primeira pessoa que experimentou a condutividade elétrica foi Stephen Gray. Ele é um tintureiro e astrônomo inglês. Ele nasceu na Inglaterra em dezembro de 1666 e morreu em Londres em 7 de fevereiro de 1736. Benjamin Franklin, Alessandro Volta, Georg Simon Ohm , Andre Marine Ampere, Joseph John Thomson são outros cientistas que observaram o processo de condutividade elétrica usando diferentes tipos de metais em seus experimentos. Antigamente, as pessoas usavam carvão para produzir eletricidade em indústrias, residências, navios, motores, caixas de ferro, etc. Este artigo discute uma visão geral da condutividade elétrica.

O que é condutividade elétrica?

A condutividade elétrica é definida como um tipo de condutividade que tem a capacidade da substância ou dos materiais de conduzir eletricidade em uma área definida, também podemos chamá-la de condutividade ou condutividade eletrolítica ou condutividade ou EC. O símbolo da condutividade elétrica é representado por sigma (σ).




Quando os íons estão presentes na solução, apenas as substâncias transmitem eletricidade. Íons são definidos como uma partícula que carrega cargas positivas (+) ou negativas (-) na solução. É medido pelo medidor EC. Unidade de condutividade: a unidade SI de condutividade é Siemen por metro (s / m), que foi inventado por Werner Von Siemens e Johann Georg Halske.

Visão geral da condutividade elétrica

Condutividade elétrica é o processo que conduz eletricidade usando diferentes metais. Os dispositivos que são convertidos elétricos energia elétrica em outras energias. Dispositivos elétricos consomem mais energia para condução de corrente e funcionam apenas em alta tensão. Alguns dos dispositivos elétricos são aquecedores de água, televisores, forno de microondas, secadores de cabelo, moedores, aspiradores de pó, ventiladores, geladeira, etc.



Atualmente estamos recebendo eletricidade usando diferentes tipos de metais como prata, alumínio, ouro, água, latão, estanho, chumbo, mercúrio, grafite, cobre, aço, ferro, água do mar, suco de limão, concreto, etc são os bons condutores que conduzem eletricidade. Alguns dos maus condutores são vidro, papel, madeira, mel, plástico, borracha, ar, enxofre, gases, óleos, diamantes, etc, que não conduzem eletricidade.

Os materiais são de dois tipos: metais e não metais. O condutividade elétrica de metais são metais são bons condutores que conduzem eletricidade e não - metais são maus condutores que não conduzem eletricidade.


tipos-de-materiais

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Medidor EC

O medidor de CE é usado para medir a condutividade elétrica da água para verificar a pureza da água. Consiste em uma onda quadrada de 24 kHz gerador , sensor de sonda de platina, conversor I – V, retificador, filtro, módulo IoT, Atmega 328 microcontrolador , e sensor de temperatura . O diagrama de blocos do medidor EC é mostrado abaixo:

diagrama de blocos ec-meter

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  • Gerador de onda quadrada: O gerador de onda quadrada gera apenas sinais digitais em uma forma de onda quadrada porque os níveis de amplitude são finitos.
  • Sensor de sonda de platina: A saída do gerador de onda quadrada é fornecida como entrada para a sonda do sensor, que é composta de platina. É um dispositivo usado para detectar mudanças no ambiente.
  • Conversor I - V: É usado para produzir uma tensão (v) que é proporcional à corrente dada (i).
  • Retificador: O retificador é um dispositivo elétrico que converte CA (corrente alternada) em CC (corrente contínua).
  • Filtro: É um dispositivo usado para remover impurezas em líquidos ou gases.
  • Módulo IoT: É um pequeno dispositivo eletrônico embutido em máquinas e coisas. É usado para enviar e receber dados por meio de uma rede sem fio.
  • Microcontrolador Atmega328: É um IC (circuito integrado) embutido em dispositivos eletrônicos e seu tamanho é muito pequeno.
  • Sensor de temperatura: É um tipo de sensor que é usado para detectar ou sentir a temperatura no ambiente e em dispositivos eletrônicos.

Condutividade elétrica da água

A condutividade elétrica da água passa pela corrente quando adicionamos sal, açúcar ou qualquer outro solvente que se dissolva na água pode se transformar em íons. Os íons são dois tipos - eles são íons carregados positivamente e íons carregados negativamente. Produtos químicos ou solventes que se dissolvem em íons também são conhecidos como eletrólitos. A capacidade da água é aumentada por íons para conduzir eletricidade. A condutividade da água é alta quando mais íons estão presentes e a condutividade da água é baixa quando menos íons estão presentes.

Exemplos de condutividade elétrica

Para testar a condutividade da água dissolvida na água, precisamos de bateria (9v), água destilada, copo, arame, açúcar, bicarbonato de sódio. O exemplos de condutividade elétrica está

Exemplo 1: Conecte os fios à bateria corretamente e pegue 50 ml de água destilada em um copo e insira os fios da bateria no copo, nenhuma bolha de gás é formada no copo porque a água destilada não conduz eletricidade.

Exemplo 2: Da mesma forma, conecte os fios à bateria adequadamente e pegue 50 ml de água da torneira em um copo e insira os fios da bateria no copo, nenhuma bolha de gás é formada no copo porque a água da torneira também não conduz eletricidade.

Exemplo 3: Da mesma forma, conecte os fios à bateria adequadamente e pegue 50 ml de água destilada em um copo e adicione um pouco de bicarbonato de sódio e enxágue bem, insira os fios da bateria no copo, bolhas de gás se formarão no copo porque o refrigerante é um bom condutor que conduz eletricidade.

Equação de condutividade elétrica

Como sabemos que o Lei de Ohm ou seja, a corrente (I) é igual à razão de voltagem (V) e resistência (R). É expresso como

I = V / R ——– eq (1)

Onde 'eu' é atual

‘V’ é tensão

‘R’ é Resistência

A resistência é definida como um produto da resistividade e comprimento pela área da seção transversal. A equação de resistência é expressa como

R = ρ * L / A ——– eq (2)

Onde ‘R’ é Resistência

Da eq (2), a resistividade é expressa como

ρ = R * A / L ——– eq (3)

Onde ‘ρ’ Resistividade

‘L’ é comprimento

Uma área da seção transversal

A condutividade é definida como um recíproco de resistividade e que é expressa como

σ = 1 / ρ ——— eq (4)

Substituir eq (3) na eq (4) obterá

σ = 1 / R * A / L

Condutividade (σ) = L / R * A ——– eq (5)

Condutividade elétrica (σ) = L / R * A é derivada

Nós sabemos que a força é igual a

F = Ee ——— eq (6)

F = ma ——— eq (7)

Onde 'F' é Força

'M' é massa

‘A’ é uma aceleração

equacionar eq (6) e (7) obterá aceleração

Sim = não

a = Ee / m ——— eq (8)

A velocidade de deriva é expressa como

V = aτ ———- eq (9)

Substituindo eq (8) na eq (9)

V = Ee / m * τ ——— eq (10)

A carga total é expressa como

DQ = env Adicionar

DQ / dt = envA

onde DQ / dt é igual a I, expresso como

I = envA

I / A = env

Onde I / A = J

Densidade atual (J) = env ——– eq (11)

Substitua eq (10) na eq (11)

J = en * Ee / m * τ

J = ne2τ / m * E

Onde condutividade (σ) = ne2τ / m ——– eq (12)

J = σ * E ——– eq (13)

Como sabemos que a condutividade é recíproca da resistividade, ou seja, σ = 1 / ρ

Substitua σ = 1 / ρ na eq (12)

J = E / ρ ——— eq (14)

Onde o tempo de relaxamento é dado como

Tempo de relaxamento (τ) = λ√m / 3KBTeq (15)

Substitua eq (15) na eq (12), obtemos a equação de condutividade como

Condutividade (σ) = nãodoisλ / √m * 3KB* T

O fórmula de condutividade elétrica é derivado.

Formulários

Algumas aplicações importantes nas indústrias são

  • Tratamento de água
  • Detecção de vazamento
  • Limpe no lugar
  • Detecção de interface
  • Dessalinização

Vantagens

As vantagens dessa condutividade incluem o seguinte.

  • Rápido
  • Confiabilidade
  • Repetibilidade
  • Não destrutivo
  • Durável
  • Barato etc

Elétrico condutividade é uma das boas tecnologias que usamos no dia a dia. Como sabemos, antigamente as pessoas usavam palitos de fósforo, carvão, etc. para fins de aquecimento, mas agora a tecnologia está desenvolvida. Todo dispositivo elétrico é feito de condutores em tamanhos pequenos. Aqui fica a pergunta para você: qual condutor está usando em telefones celulares?