Mikä on sähkönjohtavuus?

Sähkönjohtavuus (EC) on ominaisuus, jota käytetään kuvaamaan kuinka hyvin materiaalit antavat elektronien virrata. Se määritetään kokeiden ja matemaattisten yhtälöiden avulla. Johtavuus on resistiivisyyden vastavuoroisuus, eli mitä korkeampi johtavuus, sitä pienempi resistiivisyys. Johdin on materiaali, jolla on korkea sähkönjohtavuus, ja eriste on materiaali, jolla on suuri sähköinen resistanssi. Molemmat ominaisuudet riippuvat materiaalien lämpötilasta ja puhtaudesta.

Sähkönjohtavuuden lämpötilariippuvuus noudattaa yleistä kaavaa. Metalli on johdin, ja sillä on alhaisempi johtavuus korkeammissa lämpötiloissa. Lasi on eriste ja sen johtavuus on korkeampi korkeissa lämpötiloissa.
Hyvin korkeissa lämpötiloissa johtimet käyttäytyvät kuin eristeet ja eristimet kuin johtimet. Tämä eristimien ja johtimien käyttäytyminen selitetään vapaan elektronin mallilla. Tässä mallissa johtimet osoittavat selvästi kyvyn vapauttaa elektroneja, ja kun virtaa tai sähkövoimaa käytetään, voima voi helposti työntää ylimääräisiä elektroneja.

Maaperä on mineraalien, suolojen ja orgaanisten materiaalien seos. Sillä on erityinen sähkönjohtavuus, jota kutsutaan maaperän sähkönjohtavuudeksi, joka mittaa maaperänäytteessä olevan suolan määrää, jota kutsutaan sen suolaisuudeksi. Prosessilla voidaan mitata myös muita maaperän ominaisuuksia, joissa suolapitoisuus on riittävän alhainen. Nämä ominaisuudet liittyvät puhtauden vaikutukseen EY -tietoihin.

Maanäytteen EY -tiedot voivat määrittää, kuinka paljon epäpuhtauksia on maaperässä. Maaperän epäpuhtaudet ovat vesi, ilma ja mineraalit. Jokainen epäpuhtaus vaikuttaa tietoihin eri tavalla, mutta kokenut maaperätutkija voi määrittää nämä tiedot kerättyjen tietojen perusteella. Yleensä enemmän epäpuhtauksia alentaa EY: tä lukuun ottamatta mineraaleja, jotka lisäävät EY: tä. Epäpuhtaudet voivat myös selittää puhtaan kuparin käytön sähköjohdotuksessa.

Metallit valmistetaan usein seoksista, kahden tai useamman elementin seoksesta. Tästä ei ole hyötyä sähkön johtamisessa. Metallit metalliseoksissa eivät ole samoja alkuaineita ja elektronit eivät voi virrata helposti eri alkuaineiden välillä. Puhtailla metalleilla, kuten kuparilangalla, on suuri sähkönjohtavuus. Tämä koskee vain kiinteitä metalleja, koska ilmataskut voivat alentaa materiaalien sähkönjohtavuutta.

Materiaalit, jotka eivät ole metalleja, ovat yleensä hyviä eristimiä. Parhaat eristimet ovat materiaaleja, joissa on luonnollisesti ilmataskuja, kuten kumia. Ilmataskut ovat kuin epäpuhtauksia ja häiritsevät elektronien virtausta. Kaasut, kuten ilma, ovat parhaita luonnollisia eristimiä. Nykyaikainen kemia on hallinnut eristimet ja luonut materiaaleja, joilla on tuhansia kertoja suurempi vastus kuin ilmassa.