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導電率

導電率

導電率,多稱為電導率,是表示物質傳輸電流能力強弱的一種測量值。當施加電壓於導體的兩端時,其電荷載子會呈現朝某方向流動的行為,因而產生電流。

簡介


電阻物質的兩端接有導線
電阻物質的兩端接有導線
電導率是以歐姆定律定義為電流密度和電場強度的比率:
有些物質會有異向性的電導率,必需用矩陣來表達(使用數學術語,第二階張量,通常是對稱的)。
電導率是電阻率的倒數。在國際單位制中的單位是西門子/米(S·m):
電導率儀是一種用來測量溶液電導率的儀器。

電傳導性


電傳導性是物質可以傳導電子的性質。按物質是否具有電傳導性,可把物質分為導體,半導體和絕緣體。
• 導體:金屬、電解質溶液,一般有很高的電導率,很低的電阻率。
• 絕緣體:像玻璃、乾燥的木材、塑料、橡膠或真空這類物質的電導率很低,電阻率很高。
• 半導體:電導率在導體和絕緣體之間。在不同的狀況下,電導率會有很大的變化。例如,暴露於電場或某種頻率的光波,最重要地,溫度和半導體材料的成分。
固態半導體的摻雜程度會造成電導率很大的變化。增加摻雜程度會造成高電導率。水溶液的電導率高低跟其內含溶質鹽的濃度有關,或其它會分解為電解質的化學雜質。水樣本的電導率是測量水的含鹽成分、含離子成分、含雜質成分等等的重要指標。水越純凈,電導率越低(電阻率越高)。水的電導率時常以 電導係數來紀錄;電導係數是水在25°C溫度的電導率。
電導率儀
電導率儀

電導率


物質電導率(西門子/米)溫度 (°C)註記
20所有金屬中電導率(以及熱導率)最高的物質
20
退火20一般是指100%IACS或100%國際退火銅標準
20時常用為電路板或電子元件的電連接器(electricalconnector)材料
20
海水20在平均鹽度為4.8(S·m),溫度為20(°C)狀況的平均電導率
飲用水0.0005至0.05這是一般高品質飲用水的電導率值域,並不是水品質指標
去離子水

複電導率


假若物質處於隨時間而變的電場,則電導率為複數(對於各向異性物質,電導率為復矩陣),稱為導納率。這方法可以應用於電阻抗斷層成像,一種工業或醫學成像。
另外一種計算交流的方法使用實值的電導率(跟時間有關)和實值的電容率。電導率越大,物質會越快吸收交流訊號,物質越不透明。

關係


電導率與溫度緊密相關。金屬的電導率隨著溫度的增高而降低。半導體的電導率隨著溫度的增高而增高。在一段溫度值域內,電導率可以被近似為與溫度成正比。為了要比較物質在不同溫度狀況的電導率,必須設定一個共同的參考溫度。電導率與溫度的相關性,時常可以表達為,電導率對上溫度線圖的斜率,用方程寫為:
其中,是參考溫度,是測量溫度,是物質的電導率,是物質在參考溫度的固定參考電導率(通常在室溫),是物質的 溫度補償斜率。
最常見的水的溫度補償斜率大約為。但是,它可以在值域之間。這數值與地球化學有關,可以很容易地在實驗室里測量出來。
在非常低溫的狀況(在絕對零度附近),有些物質的電導率會變得非常高。稱這現象為超導現象。
導電率儀
導電率儀