Geleidingsvermoë

in Wikipedia, die vrye ensiklopedie
Spring na: navigasie, soek

Die geleidingsvermoë of geleibaarheid is die vermoë om elektriese stroom te gelei. Daar is party nouverwante begrippe, simbole en eenhede wat gebruik word en die meganismes kan ook verskil.

Ladinsgdraers[wysig | wysig bron]

Die geleiding word deur die vloei van ladingsdraers veroorsaak en daar is verskeie tipes.

Elektroniese geleiding[wysig | wysig bron]

In metale is daar groot aantalle elektrone wat 'n hoë mobiliteit besit. Omdat hulle lading negatief is beweeg hulle in die teenoorgestelde rigting van die stroomrigting.

In halfgeleiers is daar minder ladingsdraers maar hulle kan wel 'n hoë mobiliteit hê. In N-tipe-halfgeleiers is die draers elektrone e- wat in die teenoorgestelde rigting van die stroom beweeg, maar in P-tipe-halfgeleider is hulle holtes h+ wat as positiewe draers gedra en in die stroomrigting vloei.

Ioniese geleiding[wysig | wysig bron]

In elektroliete, soos soutoplossings in water, of in gesmelte soute is daar geen elektrone wat kan beweeg nie, maar daar is positief-gelaaide katione, wat in die stroomrigting en negatiewe anione wat teen die stroomrigting kan beweeg. Omdat hulle baie groter en swaarder is as elektrone is die mobiliteit kleiner en afhanklik van die ioon en sy konsentrasie.

Daar bestaan ook vastestowwe waarin ione deur die vaste kristalrooster kan beweeg. In AgI is byvoorbeeld die silwer-katione mobiel en kan in die stroonrigting beweeg. Daar is ook vastestowwe waar anione kan beweeg. Die mobiliteit kan die vloeistowwe s'n benader.

Gemengde geleiding[wysig | wysig bron]

In sommige stowwe soos β-Ag2S word altwee ioniese en elektroniese geleiding aangetref. Hulle word gemengde geleiers genoem.

Geleibaarheid[wysig | wysig bron]

Die geleidingsvermoë, geleibaarheid of konduktansie is 'n eienskap van 'n objek en dit word in die eenheid Siemens gemeet. Dit is die omgekeerde van weerstand (resistansie), d.w.s. 1/R.

Vergelyk:

I = stroomsterke R = weerstand U = spanningverskil

Die geleidingsvermoë is die omgekeerde van die weerstand.

Spesifieke geleibaarheid[wysig | wysig bron]

Die geleidingsvermoë van 'n genormeerde gedimensioneerde stuk van 'n geleier (met lengte en deursnee ) is die omgekeerde van die spesifieke weerstand ρ (grieks: rho) en word as die spesifieke geleidingsvermoë, spesiefieke geleibaarheid, of konduktiwiteit σ benoem. Hierdie waarde is 'n eienskap van die materiaal waaruit die objek bestaan. (Spesifiek vir koper, water ensomeer) Albei word in die formule vervat:

Die verband met die geleibaarheid is:

Die afgeleide SI-eenheid van die spesifieke geleidingsvermoë is S/m (Siemens per meter), ook A/(V·m). Gebruiklik is ook S/cm, m/Ω·mm² en S·m/mm², waarby die samehang 1 S/cm = 100 S/m en 1 m/Ω·mm² = S·m/mm² = 100 S/m geld.

Van der Pauw-metode[wysig | wysig bron]

Konfigurasie met vier kontakte vir die Van der Pauw-metode

Om die spesifieke geleibaarheid van 'n vastestof te bepaal word dikwels van 'n metode met vier kontakte (pleks van net twee) gebruik gemaak, wat deur L.J. van der Pauw wat vir Philips in Eindhoven, Nederland gewerk het, ontwikkel is.[1] Die kontakte is 'n probleem by metings van die geleibaarheid omdat hulle self dikwels 'n hoë weerstand besit. In die Van der Pauw-metode word op twee kontakte 'n spanning aangelê om 'n stroom deur die materiaal te voer. Die ander twee word gebruik om die spanningsverval oor die materiaal stroomloos te meet. Hul kontakweerstand is nie belangrik omrede daar geen stroom deur die meetkontak vloei nie.

Molêre geleibaarheid[wysig | wysig bron]

In oplossings wat ione bevat (elektroliete), weerspieël die geleidingsvermoë bewegings van die ione wat veroorsaak word deur die spanningsverskil tussen die elektrodes.

Hierdie geleidingsvermoë hang van party faktore af soos die ladings en die grootte van die ione, hulle konsentrasies, die oplosmiddel, die temperatuur ensomeer. Daar word onderskei tussen die molêre geleidingsvermoë of molêre geleibaarheid:[2]

met eenhede

en die ekwivalente geleidingsvermoë:

met eenhede

word gedefinieer as die geleidingsvermoë van 'n (waterige) oplossing van konsentrasie 1 mol/L wat geplaas word tussen twee ewewydige elektrodes wat op 1 cm afstand van mekaar geplaas is. Die ekwivalente eenhede bring die feit in rekening dat ione met hoër ladings z sterker deur die spanning voortbeweeg word.

Kohlrausch se wet[wysig | wysig bron]

Die waarde van of is nie konstant met die konsentrasie nie. F. Kohlrausch het gevind dat vir verdunde oplossings dit afhang van die wortel van die konsentrasie:[3]

Hierdie wet geld vir sterke elektroliete en konsentrasies c < 10 mM Die konstante K (of K'=K /|z|1.5) die Kohlrausch-parameter wat van die elektroliet afhang.

Die molêre geleidingsvermoë se verdunningslimiet vir () is vir sterke elektroliete die som van die bydraes van die indiwiduele ione:

Die koëffisiënte en is die stoigiometriese koëffisiënte van die opgeloste elektroliet.

Waardes van die verdunningslimiete en is bekend vir talle katione en anione.

Terminologie[wysig | wysig bron]

Engels Nederlands Afrikaans Eenheid Simbool
conductance geleidingsvermogen
geleidbaarheid
conductantie
geleidingsvermoë
geleibaarheid
konduktansie
Siemens [S] G
conductivity soortelijke geleidbaarheid
conductiviteit
spesifieke geleibaarheid
spesifieke geleidingsvermoë
konduktiwiteit
[S/m]
molar conductivity molaire geleidbaarheid
molaire conductiviteit
molêre geleibaarheid
molêre konduktiwiteit

Sien ook[wysig | wysig bron]

Verwysings[wysig | wysig bron]

  1. A method of measuring the resistivity and Hall coefficient on lamellae of arbitrary shape L.J. van der Pauw Philips technical review 26, 1958/59, bls. 220.
  2. Merk op dat dit ook 'n spesifieke waarde is: die spesifieke geleibaarheid van 'n oplossing van 1M konsentrasie.
  3. aqion.