การนำไฟฟ้าคืออะไร?

ค่าการนำไฟฟ้า (EC) เป็นคุณสมบัติที่ใช้อธิบายว่าวัสดุมีการไหลของอิเล็กตรอนได้ดีเพียงใด มันถูกกำหนดโดยใช้การทดลองและสมการทางคณิตศาสตร์ ค่าการนำไฟฟ้าคือความต้านทานซึ่งกันและกันซึ่งหมายถึงค่าการนำไฟฟ้าที่สูงขึ้นค่าความต้านทานจะลดลง ตัวนำเป็นวัสดุที่มีค่าการนำไฟฟ้าสูงและฉนวนเป็นวัสดุที่มีความต้านทานไฟฟ้าสูง คุณสมบัติทั้งสองขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและความบริสุทธิ์ของวัสดุ

การพึ่งพาอุณหภูมิของการนำไฟฟ้าเป็นไปตามรูปแบบทั่วไป โลหะเป็นตัวนำและมีการนำไฟฟ้าต่ำกว่าที่อุณหภูมิสูงขึ้น แก้วเป็นฉนวนและแสดงค่าการนำไฟฟ้าที่อุณหภูมิสูงขึ้น

ที่อุณหภูมิสูงมากตัวนำจะทำตัวเหมือนฉนวนและฉนวนจะทำงานเหมือนตัวนำ พฤติกรรมของฉนวนและตัวนำนี้อธิบายโดยแบบจำลองอิเล็กตรอนอิสระ ในแบบจำลองนี้ตัวนำจะแสดงความสามารถในการปลดปล่อยอิเล็กตรอนอย่างชัดเจนและเมื่อมีการใช้กระแสไฟฟ้าหรือแรงไฟฟ้าแรงนั้นสามารถผลักดันรอบอิเล็กตรอนเพิ่มเติมได้อย่างง่ายดาย

ดินเป็นส่วนผสมของแร่ธาตุเกลือและสารอินทรีย์ มีค่าการนำไฟฟ้าพิเศษที่เรียกว่าค่าการนำไฟฟ้าของดินซึ่งวัดปริมาณของเกลือที่อยู่ในตัวอย่างดินซึ่งเรียกว่าความเค็ม กระบวนการนี้ยังสามารถวัดคุณสมบัติของดินอื่น ๆ ที่ความเค็มต่ำพอ คุณสมบัติเหล่านี้เกี่ยวข้องกับอิทธิพลที่ความบริสุทธิ์มีต่อข้อมูล EC

ข้อมูล EC ของตัวอย่างดินสามารถกำหนดได้ว่ามีสิ่งเจือปนอยู่ในดินเท่าใด สิ่งสกปรกในดินคือน้ำอากาศและแร่ธาตุ สิ่งเจือปนแต่ละอย่างมีผลต่อข้อมูลที่แตกต่างกัน แต่นักวิทยาศาสตร์ดินที่มีประสบการณ์สามารถกำหนดข้อมูลนี้จากข้อมูลที่รวบรวมได้ โดยทั่วไปแล้วสิ่งเจือปนที่น้อยกว่าจะทำให้ค่า EC ลดลงยกเว้นแร่ธาตุที่เพิ่มค่า EC สิ่งสกปรกยังสามารถอธิบายการใช้ทองแดงบริสุทธิ์ในการเดินสายไฟฟ้า

โลหะมักทำจากอัลลอยด์ซึ่งมีส่วนผสมขององค์ประกอบสองอย่างหรือมากกว่านั้น สิ่งนี้ไม่มีประโยชน์สำหรับการทำกระแสไฟฟ้า โลหะในโลหะผสมไม่ได้เป็นองค์ประกอบเดียวกันและอิเล็กตรอนไม่สามารถไหลได้อย่างง่ายดายระหว่างองค์ประกอบที่แตกต่างกัน โลหะบริสุทธิ์เช่นลวดทองแดงมีค่าการนำไฟฟ้าสูง สิ่งนี้ใช้ได้กับโลหะแข็งเท่านั้นเพราะช่องอากาศสามารถลดค่าการนำไฟฟ้าของวัสดุได้

วัสดุที่ไม่ใช่โลหะมักจะสร้างฉนวนที่ดี ฉนวนที่ดีที่สุดคือวัสดุที่มีช่องอากาศในตัวเช่นยาง ช่องอากาศเหมือนสิ่งสกปรกและขัดขวางการไหลของอิเล็กตรอน ก๊าซเช่นอากาศเป็นฉนวนธรรมชาติที่ดีที่สุด เคมีสมัยใหม่มีความเชี่ยวชาญด้านฉนวนสร้างวัสดุที่มีความต้านทานมากกว่าอากาศเป็นพัน ๆ เท่า