Танилцуулга
Дамжуулах чадвар нь бидний өдөр тутам хэрэглэдэг электрон төхөөрөмжөөс эхлээд цахилгааны сүлжээнд цахилгаан түгээх хүртэл бидний амьдралын янз бүрийн салбарт үндсэн үүрэг гүйцэтгэдэг. Дамжуулах чадварыг ойлгох нь материалын зан төлөв, цахилгаан гүйдэл дамжуулах чадварыг ойлгоход маш чухал юм. Энэ нийтлэлд бид цахилгаан дамжуулах чанарын тодорхойлолтыг судалж, түүний ач холбогдлыг судалж, янз бүрийн салбарт ашиглах боломжийг судлах болно.
Дамжуулах чадвар гэж юу вэ?
Дамжуулах чадвар нь материалын цахилгаан гүйдэл дамжуулах чадварыг илэрхийлдэг хэмжүүр юм. Энэ нь цахилгаан гүйдэл хэрхэн амархан дамждагийг тодорхойлдог бодисын өмч юм. Дамжуулах чадвар нь олон материалын чухал шинж чанар бөгөөд шинжлэх ухаан, инженерийн янз бүрийн салбарт өргөн хэрэглэгддэг.
Ерөнхийдөө металууд нь цахилгаан гүйдлийг сайн дамжуулдаг тул материалаар дамжин өнгөрөх чөлөөт электронуудын тоо өндөр байдаг. Ийм учраас зэс, хөнгөн цагааныг цахилгаан утас болон бусад цахилгааны хэрэглээнд ихэвчлэн ашигладаг. Нөгөөтэйгүүр, резин, шил гэх мэт материалууд нь олон тооны чөлөөт электрон агуулдаггүй тул цахилгааныг муу дамжуулдаг.
Материалын цахилгаан дамжуулах чанарыг түүний цахилгаан эсэргүүцэлээр хэмжиж болно. Цахилгаан эсэргүүцэл нь материалаар дамжин өнгөрөх цахилгаан гүйдлийн эсрэг эсэргүүцэл юм. Эсэргүүцэл бага байх тусам дамжуулах чадвар өндөр болно. Дамжуулах чадварыг ихэвчлэн Siemens / метр (S / м) эсвэл миллисиемен (см / см) тутамд хэмждэг.
Цахилгаан дамжуулах чанар нь цахилгаан хэрэглээнд ашиглахаас гадна хими, биологи, байгаль орчны шинжлэх ухаан зэрэг бусад салбарт чухал ач холбогдолтой юм. Жишээлбэл, усны дамжуулалтыг ашиглан усанд ууссан давс болон бусад бодисын агууламжийг тодорхойлж болно. Энэ мэдээлэл нь усны чанарыг ойлгох, хүрээлэн буй орчны нөхцөл байдлыг хянахад чухал ач холбогдолтой.
Температур, даралт, материал дахь хольц болон бусад бодисууд зэрэг цахилгаан дамжуулах чанарт нөлөөлж болох олон хүчин зүйл байдаг. Зарим тохиолдолд материалд тодорхой бодис нэмснээр дамжуулалтыг сайжруулж эсвэл хянаж болно. Үүнийг допинг гэж нэрлэдэг бөгөөд хагас дамжуулагчийн үйлдвэрт тодорхой цахилгаан шинж чанартай материалыг бүтээхэд ихэвчлэн ашигладаг.
Дамжуулах чадвар нь олон материалын чухал шинж чанар бөгөөд шинжлэх ухаан, инженерийн өргөн хүрээний хэрэглээнд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Түүний хэмжилт, хяналт нь янз бүрийн систем, үйл явцын гүйцэтгэлийг ойлгох, оновчтой болгоход зайлшгүй шаардлагатай.
Дамжуулах чадвар ба цахилгаан дамжуулагч
Дамжуулах чадвар нь материалын цахилгаан гүйдэл дамжуулах чадварыг илэрхийлдэг хэмжүүр юм. Энэ нь цахилгаан инженерчлэл, материал судлал, физик зэрэг олон салбарт чухал өмч юм. Дамжуулагч нь өндөр дамжуулалттай материал бөгөөд энэ нь цахилгаан гүйдлийг дундуур нь амархан урсгах боломжийг олгодог гэсэн үг юм.
Цахилгааны инженерийн хувьд цахилгаан дамжуулах чанар нь цахилгаан хэлхээний дизайны гол үзүүлэлт юм. Өндөр дамжуулалттай материалыг цахилгаан дамжуулагч болгон ашигладаг бол бага дамжуулалттай материалыг тусгаарлагч болгон ашигладаг. Хамгийн түгээмэл цахилгаан дамжуулагч нь зэс, хөнгөн цагаан зэрэг металууд бөгөөд чөлөөт электронууд нь өндөр дамжуулалттай байдаг.
Хуванцар, керамик зэрэг бага дамжуулалттай материалыг цахилгаан гүйдэл дамжуулахаас сэргийлж тусгаарлагч болгон ашигладаг. Тусгаарлагчийг цахилгаан утас, электрон эд анги, цахилгаан дамжуулах шугам гэх мэт төрөл бүрийн хэрэглээнд ашигладаг.
Материалын шинжлэх ухаанд цахилгаан дамжуулах чанар нь шинэ материал боловсруулах чухал шинж чанар юм. Эрдэмтэд эрчим хүч хадгалах, хувиргах, электроник, мэдрэгч зэрэг төрөл бүрийн хэрэглээнд ашиглах өндөр цахилгаан дамжуулах чадвартай материалыг байнга хайж байдаг.
Дамжуулах чадварт нөлөөлдөг гол хүчин зүйлүүдийн нэг бол температур юм. Температур нэмэгдэхийн хэрээр ихэнх материалын цахилгаан дамжуулах чанар буурдаг. Энэ нь материал дахь атомуудын дулааны чичиргээ ихэссэнтэй холбоотой бөгөөд энэ нь электронууд материалаар дамжин өнгөрөхөд илүү төвөгтэй болгодог.
Дамжуулах чадварт нөлөөлдөг өөр нэг хүчин зүйл бол материалд хольц агуулагдах явдал юм. Бохирдол нь материалаар дамжих электронуудын урсгалыг тасалдуулж, дамжуулалтыг нь бууруулдаг.
Дамжуулах чадварыг хэмжих нэгж
Дамжуулах чадварыг хэмжих нэгж нь шингэнийг ашиглахтай холбоотой аливаа үйлдвэрлэлийн үйл явцын чухал хэсэг юм. Дамжуулах чадвар нь шингэний цахилгаан гүйдэл дамжуулах чадварыг тодорхойлдог үзүүлэлт бөгөөд шингэний чанар, цэвэр байдлыг тодорхойлох чухал үзүүлэлт юм. Дамжуулах чадварыг хэмжих нь шингэний цахилгаан дамжуулах чанарыг хэмжих зориулалттай цахилгаан дамжуулагч хэмжигч гэж нэрлэгддэг тусгай багаж ашиглан хийгддэг.
Дамжуулах чадварыг хэмжихэд ашигладаг нэгжийг ихэвчлэн Siemens тутамд метр (S/m) эсвэл микро Siemens-ээр сантиметрээр (μS/см) илэрхийлдэг. Эдгээр нэгжүүд нь шингэний цахилгаан дамжуулах чанарыг илэрхийлэхэд ашиглагддаг бөгөөд энэ нь шингэний цахилгаан цэнэгийн хэмжээг илэрхийлдэг. Шингэний цахилгаан дамжуулах чанар өндөр байх тусам түүний цахилгаан дамжуулах чадвар нэмэгддэг.
Дамжуулах чадварыг илэрхийлэхийн тулд стандарт хэмжүүрээс гадна бусад нэгжийг ашигладаг. Үүнд 1000 μS/см-тэй тэнцэх миллисиемен (мС/см), 10 С/м-тэй тэнцэх метр тутамд шийдвэр (dS/m) багтана. Эдгээр нэгжийг стандарт нэгж нь тохирохгүй байж болох тодорхой хэрэглээнд ашигладаг.
Дамжуулах чадварыг хэмжих нэгжийн сонголт нь тодорхой хэрэглээ болон хүссэн нарийвчлалын түвшингээс хамаарна. Жишээлбэл, нэг см тутамд микро Сименсийг ус цэвэрлэх байгууламжид ихэвчлэн ашигладаг бол Siemens нэг метрийг өндөр нарийвчлал шаарддаг үйлдвэрлэлийн процесст ашигладаг. Янз бүрийн шингэн нь цахилгаан дамжуулах чанар өөр өөр түвшинд байдаг тул нэгжийн сонголт нь хэмжиж буй шингэний төрлөөс хамаарна.
Дамжуулах чадварыг хэмжих нэгж нь шингэнтэй холбоотой аливаа үйлдвэрлэлийн процессын чухал хэсэг юм. Нэгжийн сонголт нь тодорхой хэрэглээ болон хүссэн нарийвчлалын түвшингээс хамаарна.Дамжуулах чадвар хэмжигчШингэний цахилгаан дамжуулах чанарыг хэмжихэд зориулагдсан бөгөөд цахилгаан дамжуулах чанарыг илэрхийлэх нэгжид Siemens нэг метр, микро Siemens нэг сантиметр, миллисиеменс нэг сантиметр, метр тутамд шийдвэрүүд орно.
Дамжуулах чадварын хэрэглээ
Дамжуулах чадвар, материалын цахилгаан гүйдэл дамжуулах чадвар нь янз бүрийн салбарт өргөн хүрээний хэрэглээтэй байдаг. Дамжуулах чадварын зарим нийтлэг хэрэглээ энд байна:
Цахилгааны утас: Дамжуулах чадвар нь цахилгааны утаснуудын системд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Өндөр цахилгаан дамжуулах чанараараа алдартай зэс, хөнгөн цагаан зэрэг металлыг цахилгааны эх үүсвэрээс янз бүрийн төхөөрөмж, цахилгаан хэрэгсэлд үр ашигтайгаар дамжуулахын тулд цахилгаан кабельд ихэвчлэн ашигладаг.
Электрон: Цахилгаан дамжуулах чадвар нь электрон төхөөрөмжүүдийн үйл ажиллагаанд үндсэн үүрэг гүйцэтгэдэг. Металл, хагас дамжуулагч гэх мэт дамжуулагч материалыг нэгдсэн хэлхээ, транзистор, холбогч зэрэг эд ангиудыг үйлдвэрлэхэд ашигладаг.
Цахилгаан дамжуулах: Эрчим хүчний алдагдлыг багасгахын тулд цахилгаан дамжуулах шугамд өндөр дамжуулалттай материалыг ашигладаг. Цахилгаан эрчим хүчийг хол зайд үр ашигтай дамжуулахын тулд цахилгаан дамжуулах агаарын шугам, газар доорх кабельд хөнгөн цагаан, зэс дамжуулагчийг ашигладаг.
Халаалт, хөргөлтийн систем: Дамжуулагч материалыг халаах, хөргөхөд ашигладаг. Цахилгаан зууханд байдаг цахилгаан халаалтын элементүүд нь дулааныг үр ашигтай үйлдвэрлэхийн тулд өндөр цахилгаан дамжуулах чадвартай материалд тулгуурладаг. Үүний нэгэн адил электрон төхөөрөмжүүдийн дулаан шингээгч нь дулааныг үр дүнтэй тараахын тулд өндөр дулаан дамжуулалттай материалаар хийгдсэн байдаг.
Цахилгаан хими: Цахилгаан химийн процесст цахилгаан дамжуулах чанар нь электролитийн хувьд маш чухал юм. Цахилгаан гүйдлийн урсгалыг хөнгөвчлөх ионуудыг агуулсан электролитийн уусмалыг янз бүрийн үйлдвэрлэлийн болон шинжлэх ухааны зорилгоор цахилгаанаар бүрэх, зай, түлшний эс, электролиз зэрэг хэрэглээнд ашигладаг.
Мэдрэгч ба детектор: Дамжуулагчийг цахилгаан шинж чанарыг хэмжих мэдрэгч, детекторуудад ашигладаг. Жишээлбэл, ус цэвэршүүлэх байгууламж дахь усны цэвэршилтийг хянах, бохирдол, бохирдлыг илтгэх дамжуулалтын өөрчлөлтийг илрүүлэхийн тулд дамжуулагч мэдрэгчийг ашигладаг.
Эмнэлгийн хэрэглээ: Анагаах ухааны салбарт цахилгаан дамжуулах чанар нь биоэлектрик хэмжилт, эмнэлгийн дүрслэлийн техник зэрэг салбарт хэрэглэгдэхүүнийг олдог. Жишээлбэл, электрокардиографи (ЭКГ) нь зүрхний цахилгаан дамжуулах чанарыг хэмждэг бөгөөд зүрхний эмгэгийг оношлох, хянах зорилготой юм.
Нийлмэл материал: Цахилгаан дамжуулах чанарыг өгөхийн тулд нийлмэл материал үйлдвэрлэхэд дамжуулагч нэмэлтүүдийг ашигладаг. Эдгээр материалууд нь сансар огторгуй, автомашин, барилга зэрэг янз бүрийн салбарт хэрэглэгддэг бөгөөд цахилгаан соронзон хамгаалалт, статик задрал, халаалтын элементүүд зэрэг хэрэглээнд цахилгаан дамжуулах чанар шаардлагатай байдаг.
Байгаль орчны хяналт: Усны чанар, давсжилтыг үнэлэхийн тулд хүрээлэн буй орчны хяналтын системд цахилгаан дамжуулах чанарыг ашигладаг. Дамжуулагч хэмжигчийг усны цахилгаан дамжуулах чанарыг хэмжихэд ашигладаг бөгөөд түүний найрлага, болзошгүй бохирдуулагчийн талаар үнэ цэнэтэй мэдээлэл өгдөг.
Эдгээр нь цахилгаан дамжуулах чанарыг өөр өөр салбарт хэрхэн ашигладаг тухай цөөн хэдэн жишээ юм. Дамжуулагч материалын өвөрмөц цахилгаан шинж чанар нь олон салбарт технологийн дэвшил, инноваци хийх боломжийг олгодог.
Түгээмэл асуултууд
Асуулт 1: Дамжуулах чадвар ба эсэргүүцлийн хооронд ямар ялгаа байдаг вэ?
Дамжуулах чадвар нь материалын цахилгаан гүйдэл дамжуулах чадварыг хэмждэг бол эсэргүүцэл нь одоогийн урсгалд эсэргүүцэх чадварыг тодорхойлдог.
Асуулт 2: Металл яагаад өндөр дамжуулалттай байдаг вэ?
Материалын дундуур амархан хөдөлж чаддаг чөлөөт электронуудын элбэг дэлбэг байдлаас шалтгаалан металууд нь өндөр дамжуулалттай байдаг.
Асуулт 3: Дамжуулах чадварыг өөрчлөх боломжтой юу?
Тиймээ, дамжуулалтыг температур, хольц, материалын болор бүтэц гэх мэт хүчин зүйлээр өөрчилж болно.
Асуулт 4: Дамжуулах чадвар багатай нийтлэг тусгаарлагч гэж юу вэ?
Резин, хуванцар, шил нь бага дамжуулалттай нийтлэг тусгаарлагч материалын жишээ юм.
Асуулт 5: Усан дахь дамжуулах чанарыг хэрхэн хэмждэг вэ?
Усны дамжуулалтыг цахилгаан гүйдэл дамжуулах чадварыг тодорхойлдог цахилгаан дамжуулагч хэмжигч ашиглан хэмждэг.
Шуудангийн цаг: 2023 оны 6-р сарын 22-ны хооронд