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{{noteTA|G1=物理學}} {{otheruses |subject=电导率 |other=一個物體或線路,從某一點到另外一點,與物體的電導率和幾何參數有關的傳輸電流能力強弱的一種測量值 |电导 }} [[Image:Resistivity geometry.png|thumb|200px|電阻物質的兩端接有導線。]] '''电导率'''({{lang-en|electric conductivity}})是表示物质传输[[电流]]能力强弱的一种測量值。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。電導率 <math>\sigma\,\!</math> 是以[[歐姆定律]]定義為[[電流密度]] <math>\mathbf{J}\,\!</math> 和[[電場]]強度 <math>\mathbf{E}\,\!</math> 的比率: :<math>\mathbf{J} = \sigma \mathbf{E}\,\!</math> 。 有些物質會有[[異向性]] ({{lang|en|anisotropic}}) 的電導率,必需用 3 X 3 [[矩陣]]來表達(使用數學術語,第二階[[張量]],通常是[[對稱矩陣|對稱的]])。 電導率是[[电阻率]] <math>\rho\,\!</math> 的[[倒數]]。在[[國際單位制]]中的單位是[[西门子 (单位)|西門子]]/[[公尺]] (S·m<sup>-1</sup>): :<math>\sigma = {1\over\rho}\,\!</math> 。 [[電導率儀]] ({{lang|en|electrical conductivity meter}}) 是一種是用來測量溶液電導率的儀器。 == 电传导性 == '''电传导性''' ({{lang|en|electric conductivity}}) 是物质可以传导[[电子]]的性质。按物质是否具有电传导性,可把物质分为[[导体]],[[半导体]]和[[绝缘体]]。 * 導體:[[金屬]]、[[电解质]]溶液,一般有很高的電導率,很低的電阻率。 * 絕緣體:像[[玻璃]]、干燥的[[木材]]、[[塑料]]、[[橡胶]]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份。 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。水越純淨,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。 == 一些物質的電導率 == {{main|元素電導率資料}} {| class="wikitable" |- bgcolor="#efefef" |width="10%"|物質 !電導率 (S·m<sup>-1</sup>) !width="70"|溫度 (°C) !註記 |- |[[銀]] |63.01 × 10<sup>6</sup> !width="70"|20 |所有金屬中電導率(以及[[熱導率]])最高的物質 |- |[[銅]] |59.6 × 10<sup>6</sup> !width="70"|20 |- |[[退火]] [[銅]] |58.0 × 10<sup>6</sup> !width="70"|20 |一般是指 100% IACS 或 100% 國際退火銅標準 |- | [[金]] |45.2 × 10<sup>6</sup> !width="70"|20 |時常用為[[電路板]]或[[電子元件]]的[[電連接器]] ({{lang|en|electrical connector}}) 材料 |- |[[鋁]] |37.8 × 10<sup>6</sup> !width="70"|20 | |- |[[海水]] |4.788 !width="70"|20 |在平均鹽度為 4.8(S·m<sup>-1</sup>) ,溫度為 20(°C) 狀況的平均電導率。詳細資料請參閱[[英國國家物理實驗室]]的 [http://www.kayelaby.npl.co.uk/general_physics/2_7/2_7_9。html 國家標準資料]{{Dead link|date=2018年6月 |bot=InternetArchiveBot |fix-attempted=no }} |- |[[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]] |5.5 × 10<sup>-6</sup><ref name=JPhysChemB/> | |假若水內不含氣體,則改變數值為 1.2 × 10<sup>-4</sup><ref name=JPhysChemB>參閱 [http://dx.doi.org/10.1021%2Fjp045975a J. Phys. Chem. B 2005, 109, 1231-1238] 特別是第 1235 頁。請注意,這資料的數值單位是 S/cm,不是 S/m,兩者相差 100 倍。</ref> |} == 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,電導率為複矩陣),稱為[[導納率]] ({{lang|en|admittivity}}) 。這方法可以應用於[[電阻抗斷層成像]] ({{lang|en|electrical impedance tomography}}) ,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[[透明|不透明]]。 == 電導率與溫度的關係 == 電導率與溫度紧密相關。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]],用方程式寫為 :<math>\sigma(T) = {\sigma_0 \over 1 + \alpha (T - T_0)}\,\!</math>; 其中,<math>T_0\,\!</math> 是參考溫度,<math>T\,\!</math> 是測量溫度, <math>\sigma\,\!</math> 是物質的電導率,<math>\sigma_0\,\!</math> 是物質在參考溫度的固定參考電導率(通常在室溫),<math>\alpha\,\!</math> 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 2 %/°C 。但是,它可以在 (1 to 3) %/°C 值域之間。這數值與[[地球化學]]有關,可以很容易地在實驗室裡測量出來。 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]]。 == 參考文獻 == {{reflist}} == 參閱 == * [[導電性]]:講述電導率的物理本質。 * [[電阻]] * [[熱導率]] * [[經典與量子電導率]] ({{lang|en|classical and quantum conductivity}}) * [[莫耳電導率]] ({{lang|en|molar conductivity}}) 講述在溶液裡因離子產生的電導率。 * [[傳輸現象]] ({{lang|en|transport phenomena}}) [[Category:基本物理概念|D]] [[Category:電化學|D]] [[Category:電現象|D]] [[Category:物理量|D]] [[Category:電學|D]]
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