การนำไฟฟ้าคืออะไรและที่มาของมัน

คนแรกที่ทดลองกับการนำไฟฟ้าคือ Stephen Gray เขาเป็นนักย้อมสีและนักดาราศาสตร์ชาวอังกฤษ เขาเกิดในอังกฤษในเดือนธันวาคม 1666 และเสียชีวิตในลอนดอนเมื่อวันที่ 7 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2379 เบนจามินแฟรงคลินอเลสซานโดรโวลตาเฟรดไซมอน โอห์ม , อังเดรมารีนแอมแปร์โจเซฟจอห์นทอมสันเป็นนักวิทยาศาสตร์คนอื่น ๆ ที่สังเกตเห็นกระบวนการนำไฟฟ้าโดยใช้โลหะประเภทต่างๆในการทดลอง ในสมัยก่อนผู้คนใช้ถ่านหินในการผลิตไฟฟ้าในอุตสาหกรรมบ้านเรือเครื่องยนต์กล่องเหล็ก ฯลฯ บทความนี้จะกล่าวถึงภาพรวมของการนำไฟฟ้า

การนำไฟฟ้าคืออะไร?

การนำไฟฟ้าหมายถึงการนำไฟฟ้าประเภทหนึ่งที่มีความสามารถของสารหรือวัสดุในการนำไฟฟ้าไปยังพื้นที่ที่กำหนดเรายังเรียกได้ว่าเป็นการนำไฟฟ้าหรืออิเล็กโทรไลต์การนำไฟฟ้าหรือการนำไฟฟ้าหรือ EC สัญลักษณ์ของการนำไฟฟ้าแสดงด้วยซิกม่า (σ)

เมื่อมีไอออนอยู่ในสารละลายสารจะส่งกระแสไฟฟ้าเท่านั้น ไอออนถูกกำหนดให้เป็นอนุภาคที่มีประจุบวก (+) หรือลบ (-) ในสารละลาย วัดโดย EC meter หน่วยการนำไฟฟ้า: หน่วย SI ของการนำไฟฟ้าคือซีเมนต่อเมตร (s / m) ซึ่งคิดค้นโดย Werner Von Siemens และ Johann Georg Halske

ภาพรวมของการนำไฟฟ้า

การนำไฟฟ้าเป็นกระบวนการที่นำไฟฟ้าโดยใช้โลหะที่แตกต่างกัน อุปกรณ์ที่เป็นตัวแปลงไฟฟ้า พลังงานไฟฟ้า เป็นพลังงานอื่น ๆ อุปกรณ์ไฟฟ้าใช้พลังงานมากกว่าในการนำกระแสและทำงานได้เฉพาะกับไฟฟ้าแรงสูงเท่านั้น อุปกรณ์ไฟฟ้าบางชนิด ได้แก่ เครื่องทำน้ำอุ่นโทรทัศน์เตาอบไมโครเวฟไดร์เป่าผมเครื่องบดเครื่องดูดฝุ่นพัดลมตู้เย็นเป็นต้น

ปัจจุบันเราได้รับกระแสไฟฟ้าโดยใช้โลหะประเภทต่างๆเช่นเงินอลูมิเนียมทองน้ำทองเหลืองดีบุกตะกั่วปรอทกราไฟต์ทองแดงเหล็กเหล็กน้ำทะเลน้ำมะนาวคอนกรีต ฯลฯ เป็นสิ่งที่ดี ตัวนำ ที่นำไฟฟ้า ตัวนำที่ไม่ดีบางชนิด ได้แก่ แก้วกระดาษไม้น้ำผึ้งพลาสติกยางอากาศซัลเฟอร์ก๊าซน้ำมันเพชร ฯลฯ ซึ่งไม่นำไฟฟ้า

วัสดุมีสองประเภทคือโลหะและไม่ใช่โลหะ การนำไฟฟ้าของโลหะ เป็นโลหะเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดีและไม่ใช่โลหะเป็นตัวนำที่ไม่ดีที่ไม่นำไฟฟ้า

ประเภทของวัสดุ

เครื่องวัด EC

EC meter ใช้สำหรับวัดค่าการนำไฟฟ้าของน้ำเพื่อตรวจสอบความบริสุทธิ์ของน้ำ ประกอบด้วยคลื่นสี่เหลี่ยม 24 kHz เครื่องกำเนิดไฟฟ้า , เซ็นเซอร์โพรบแพลทินัม, ตัวแปลง I-V, วงจรเรียงกระแส, ตัวกรอง, โมดูล IoT, Atmega 328 ไมโครคอนโทรลเลอร์ และ เซ็นเซอร์อุณหภูมิ . แผนภาพบล็อกของ EC meter แสดงไว้ด้านล่าง:

ec-meter-block-diagram

• เครื่องกำเนิดคลื่นสี่เหลี่ยม: เครื่องกำเนิดคลื่นสี่เหลี่ยมสร้างเฉพาะสัญญาณดิจิทัลในรูปคลื่นสี่เหลี่ยมเนื่องจากระดับแอมพลิจูด จำกัด
• แพลทินัมโพรบเซนเซอร์: เอาต์พุตของเครื่องกำเนิดคลื่นสี่เหลี่ยมถูกกำหนดให้เป็นอินพุตไปยังหัววัดเซ็นเซอร์ซึ่งประกอบด้วยทองคำขาว เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ตรวจจับการเปลี่ยนแปลงของสภาพแวดล้อม
• ตัวแปลง I - V: ใช้เพื่อสร้างแรงดันไฟฟ้า (v) ซึ่งเป็นสัดส่วนกับกระแสไฟฟ้าที่กำหนด (i)
• วงจรเรียงกระแส: Rectifier เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่แปลง ac (กระแสสลับ) เป็น dc (กระแสตรง)
• กรอง: เป็นอุปกรณ์ที่ใช้กำจัดสิ่งสกปรกในของเหลวหรือก๊าซ
• โมดูล IoT: เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กที่ฝังอยู่ในเครื่องจักรและสิ่งของต่างๆ ใช้ในการส่งและรับข้อมูลผ่านเครือข่ายไร้สาย
• ไมโครคอนโทรลเลอร์ Atmega328: เป็น IC (วงจรรวม) ฝังอยู่ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ และขนาดของมันก็เล็กมาก
• เซ็นเซอร์อุณหภูมิ: เป็นเซ็นเซอร์ประเภทหนึ่งที่ใช้ตรวจจับหรือรับรู้อุณหภูมิในสิ่งแวดล้อมและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

การนำไฟฟ้าของน้ำ

การนำไฟฟ้าของน้ำผ่านกระแสไฟฟ้าเมื่อเราเติมเกลือน้ำตาลหรือตัวทำละลายอื่น ๆ ที่ละลายในน้ำสามารถแตกตัวเป็นไอออนได้ ไอออนมีสองประเภทคือไอออนที่มีประจุบวกและไอออนที่มีประจุลบ สารเคมีหรือตัวทำละลายที่ละลายเป็นไอออนเรียกอีกอย่างว่าอิเล็กโทรไลต์ ความสามารถของน้ำจะเพิ่มขึ้นโดยไอออนในการนำไฟฟ้า การนำไฟฟ้าของน้ำสูงเมื่อมีไอออนมากขึ้นและการนำไฟฟ้าของน้ำต่ำเมื่อมีไอออนน้อยลง

ตัวอย่างการนำไฟฟ้า

ในการทดสอบการนำน้ำที่ละลายในน้ำเราต้องใช้แบตเตอรี่ (9v), น้ำกลั่น, บีกเกอร์, ลวด, น้ำตาล, เบกกิ้งโซดา ตัวอย่างการนำไฟฟ้า คือ

ตัวอย่างที่ 1: เชื่อมต่อสายไฟเข้ากับแบตเตอรี่ให้ถูกต้องและใช้น้ำกลั่น 50 มล. ในบีกเกอร์แล้วสอดสายไฟของแบตเตอรี่เข้าไปในบีกเกอร์ไม่มีฟองก๊าซเกิดขึ้นในบีกเกอร์เนื่องจากน้ำกลั่นไม่นำไฟฟ้า

ตัวอย่างที่ 2: ในทำนองเดียวกันเชื่อมต่อสายไฟเข้ากับแบตเตอรี่อย่างถูกต้องและใช้น้ำประปา 50 มล. ในบีกเกอร์และสอดสายไฟของแบตเตอรี่ลงในบีกเกอร์จะไม่มีฟองก๊าซเกิดขึ้นในบีกเกอร์เนื่องจากน้ำประปาไม่นำไฟฟ้า

ตัวอย่างที่ 3: ในทำนองเดียวกันเชื่อมต่อสายไฟเข้ากับแบตเตอรี่อย่างถูกต้องและใช้น้ำกลั่น 50 มล. ในบีกเกอร์แล้วเติมเบกกิ้งโซดาและล้างให้สะอาดใส่สายไฟของแบตเตอรี่ลงในบีกเกอร์ฟองก๊าซจะก่อตัวในบีกเกอร์เนื่องจากโซดาเป็นตัวนำที่ดี ซึ่งนำไฟฟ้า

สมการการนำไฟฟ้า

อย่างที่เราทราบกันดีว่า กฎของโอห์ม เช่นกระแส (I) เท่ากับอัตราส่วนของแรงดันไฟฟ้า (V) และความต้านทาน (R) จะแสดงเป็น

ผม = V / R - eq (1)

โดยที่ 'ฉัน' คือปัจจุบัน

'V' คือแรงดันไฟฟ้า

‘R’ คือความต้านทาน

ความต้านทานหมายถึงผลคูณของความต้านทานและความยาวตามพื้นที่หน้าตัด สมการความต้านทานแสดงเป็น

R = ρ * L / A - eq (2)

โดยที่ 'R' คือความต้านทาน

จาก eq (2) ค่าความต้านทานจะแสดงเป็น

ρ = R * A / L - eq (3)

ที่ไหน 'ρ' ความต้านทาน

'L' คือ Length

พื้นที่หน้าตัด

การนำไฟฟ้าถูกกำหนดให้เป็นส่วนกลับของความต้านทานและแสดงเป็น

σ = 1 / ρ ——— eq (4)

การแทนที่ eq (3) ใน eq (4) จะได้

σ = 1 / ร * ก / ล

การนำไฟฟ้า (σ) = L / R * A ——– eq (5)

ค่าการนำไฟฟ้า (σ) = L / R * A ได้มา

เรารู้ว่าแรงนั้นเท่ากับ

F = Ee ——— eq (6)

F = มะ ——— eq (7)

โดยที่ 'F' คือ Force

'm' คือมวล

'a' คือการเร่งความเร็ว

การเปรียบเทียบ eq (6) และ (7) จะได้รับความเร่ง

ใช่ = ไม่

ก = Ee / m ——— eq (8)

ความเร็วดริฟท์แสดงเป็น

V = aτ ———- eq (9)

การแทน eq (8) ใน eq (9)

V = Ee / ม * τ ——— eq (10)

ค่าใช้จ่ายทั้งหมดแสดงเป็น

DQ = env เพิ่ม

DQ / dt = envA

โดยที่ DQ / dt เท่ากับ I แสดงเป็น

ฉัน = envA

I / A = env

โดยที่ I / A = J

ความหนาแน่นกระแส (J) = env ——– eq (11)

แทน eq (10) ใน eq (11)

J = th * Ee / m * τ

J = ne2τ / ม * E

โดยที่การนำไฟฟ้า (σ) = ne2τ / m ——– eq (12)

J = σ * E ——– eq (13)

อย่างที่เราทราบกันดีว่าการนำไฟฟ้าเป็นส่วนกลับของความต้านทานนั่นคือσ = 1 / ρ

แทนσ = 1 / ρใน eq (12)

J = E / ρ ——— eq (14)

เวลาพักผ่อนให้เป็น

เวลาพักผ่อน (τ) = λ√m / 3K_ขเทค (15)

แทนที่ eq (15) ใน eq (12) เราได้สมการการนำไฟฟ้าเป็น

การนำไฟฟ้า (σ) = ไม่^สองλ / √m * 3K_ข* ต

สูตรการนำไฟฟ้า ได้มา

การใช้งาน

การใช้งานที่สำคัญบางอย่างในอุตสาหกรรม ได้แก่

• การบำบัดน้ำ
• การตรวจจับการรั่วไหล
• ทำความสะอาดในสถานที่
• การตรวจจับอินเทอร์เฟซ
• แยกเกลือออก

ข้อดี

ข้อดีของการนำไฟฟ้านี้มีดังต่อไปนี้

• เร็ว
• ความน่าเชื่อถือ
• การทำซ้ำ
• ไม่ทำลาย
• ทนทาน
• ราคาไม่แพง ฯลฯ

ไฟฟ้า การนำไฟฟ้า เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีที่ดีที่เราใช้ในชีวิตประจำวัน อย่างที่เราทราบกันดีว่าในสมัยก่อนผู้คนใช้ไม้ขีดไฟถ่านหิน ฯลฯ เพื่อจุดประสงค์ด้านความร้อน แต่ปัจจุบันเทคโนโลยีได้รับการพัฒนา อุปกรณ์ไฟฟ้าทุกชิ้นประกอบด้วยตัวนำในขนาดเล็ก นี่คือคำถามสำหรับคุณว่าตัวนำใดใช้ในโทรศัพท์มือถือ?