వాహకత: నిర్వచనం|సమీకరణాలు|కొలతలు|అనువర్తనాలు

విద్యుత్ వాహకతఅనేది ఒక అమూర్త భావన కంటే చాలా ఎక్కువ; ఇది మన పరస్పరం అనుసంధానించబడిన ప్రపంచానికి ప్రాథమిక వెన్నెముక, మీ చేతిలో ఉన్న తాజా ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాల నుండి మన నగరాలను వెలిగించే విస్తారమైన విద్యుత్ పంపిణీ గ్రిడ్‌ల వరకు ప్రతిదానికీ నిశ్శబ్దంగా శక్తినిస్తుంది.

ఇంజనీర్లు, భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు మరియు పదార్థ శాస్త్రవేత్తలు లేదా పదార్థం యొక్క ప్రవర్తనను నిజంగా అర్థం చేసుకోవాలనుకునే ఎవరికైనా, వాహకతను నేర్చుకోవడంలో చర్చనీయాంశం కాదు. ఈ లోతైన గైడ్ వాహకత యొక్క ఖచ్చితమైన నిర్వచనాన్ని అందించడమే కాకుండా దాని కీలకమైన ప్రాముఖ్యతను విప్పుతుంది, దానిని ప్రభావితం చేసే అంశాలను అన్వేషిస్తుంది మరియు సెమీకండక్టర్లు, మెటీరియల్ సైన్స్ మరియు పునరుత్పాదక శక్తి వంటి విభిన్న రంగాలలో దాని అత్యాధునిక అనువర్తనాలను హైలైట్ చేస్తుంది. ఈ ముఖ్యమైన ఆస్తిని అర్థం చేసుకోవడం విద్యుత్ ప్రపంచం గురించి మీ జ్ఞానాన్ని ఎలా విప్లవాత్మకంగా మారుస్తుందో అన్వేషించడానికి క్లిక్ చేయండి.

విషయ సూచిక:

1. వాహకత అంటే ఏమిటి

2. వాహకతను ప్రభావితం చేసే అంశాలు

3. వాహకత యూనిట్లు

4. వాహకతను ఎలా కొలవాలి: సమీకరణాలు

5. వాహకతను కొలవడానికి ఉపయోగించే సాధనాలు

6. వాహకత యొక్క అనువర్తనాలు

7. తరచుగా అడిగే ప్రశ్నలు

వాహకత అంటే ఏమిటి?

విద్యుత్ వాహకత (σ) అనేది ఒక ప్రాథమిక భౌతిక లక్షణం, ఇది విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని సమర్ధించే పదార్థం యొక్క సామర్థ్యాన్ని అంచనా వేస్తుంది.. ముఖ్యంగా, లోహాలలోని ఉచిత ఎలక్ట్రాన్లు, చార్జ్ క్యారియర్లు ఒక పదార్థాన్ని ఎంత సులభంగా దాటగలవో ఇది నిర్ణయిస్తుంది. ఈ ముఖ్యమైన లక్షణం మైక్రోప్రాసెసర్ల నుండి మునిసిపల్ పవర్ ఇన్ఫ్రాస్ట్రక్చర్ వరకు లెక్కలేనన్ని అనువర్తనాలకు దృఢమైన ఆధారం.

వాహకత యొక్క పరస్పర భాగంగా, విద్యుత్ నిరోధకత (ρ) అనేది ప్రస్తుత ప్రవాహానికి వ్యతిరేకం. కాబట్టి,తక్కువ నిరోధకత నేరుగా అధిక వాహకతకు అనుగుణంగా ఉంటుంది. ఈ కొలతకు ప్రామాణిక అంతర్జాతీయ యూనిట్ మీటరుకు సిమెన్స్ (సె/మీ), అయితే సెంటీమీటర్‌కు మిల్లీసీమెన్‌లు (మి.సెం.మీ.) సాధారణంగా రసాయన మరియు పర్యావరణ విశ్లేషణలో ఉపయోగించబడుతుంది.

వాహకత vs. నిరోధకత: వాహకాలు vs. అవాహకాలు

అసాధారణ వాహకత (σ) పదార్థాలను వాహకాలుగా పేర్కొంటుంది, అయితే ఉచ్ఛరించబడిన నిరోధకత (ρ) వాటిని ఆదర్శ అవాహకాలుగా మారుస్తుంది. ప్రాథమికంగా, పదార్థ వాహకతలో పూర్తి వ్యత్యాసం మొబైల్ ఛార్జ్ క్యారియర్‌ల అవకలన లభ్యత నుండి ఉద్భవించింది.

అధిక వాహకత (వాహకాలు)

రాగి మరియు అల్యూమినియం వంటి లోహాలు చాలా ఎక్కువ వాహకతను ప్రదర్శిస్తాయి. ఇది వాటి పరమాణు నిర్మాణం కారణంగా ఉంది, ఇది వ్యక్తిగత అణువులకు బలంగా బంధించబడని సులభంగా కదిలే వాలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్ల విస్తారమైన 'సముద్రం'ను కలిగి ఉంటుంది. ఈ లక్షణం వాటిని విద్యుత్ వైరింగ్, విద్యుత్ ప్రసార లైన్లు మరియు అధిక-ఫ్రీక్వెన్సీ సర్క్యూట్ జాడలకు అనివార్యమైనదిగా చేస్తుంది.

మీరు పదార్థం యొక్క విద్యుత్ వాహకతను మరింత తెలుసుకోవాలనుకుంటే, మీ జీవితంలోని అన్ని పదార్థాల విద్యుత్ వాహకతను బహిర్గతం చేయడంపై దృష్టి సారించే పోస్ట్‌ను చదవడానికి సంకోచించకండి.

తక్కువ వాహకత (అవాహకాలు)

రబ్బరు, గాజు మరియు సిరామిక్స్ వంటి పదార్థాలను అవాహకాలు అంటారు. అవి తక్కువ లేదా ఎటువంటి స్వేచ్ఛా ఎలక్ట్రాన్‌లను కలిగి ఉంటాయి, విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని బలంగా నిరోధించాయి. ఈ లక్షణం అన్ని విద్యుత్ వ్యవస్థలలో భద్రత, ఐసోలేషన్ మరియు షార్ట్ సర్క్యూట్‌లను నివారించడానికి వాటిని చాలా ముఖ్యమైనదిగా చేస్తుంది.

వాహకతను ప్రభావితం చేసే అంశాలు

విద్యుత్ వాహకత అనేది ఒక ప్రాథమిక పదార్థ లక్షణం, కానీ ఒక సాధారణ దురభిప్రాయానికి విరుద్ధంగా, ఇది స్థిర స్థిరాంకం కాదు. విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని నిర్వహించే పదార్థం యొక్క సామర్థ్యం బాహ్య పర్యావరణ వేరియబుల్స్ మరియు ఖచ్చితమైన కూర్పు ఇంజనీరింగ్ ద్వారా లోతుగా మరియు ఊహించదగిన విధంగా ప్రభావితమవుతుంది. ఈ అంశాలను అర్థం చేసుకోవడం ఆధునిక ఎలక్ట్రానిక్స్, సెన్సింగ్ మరియు శక్తి సాంకేతికతల పునాది:

1. బాహ్య కారకాలు వాహకతను ఎలా ప్రభావితం చేస్తాయి

పదార్థం యొక్క తక్షణ వాతావరణం దాని ఛార్జ్ క్యారియర్‌ల (సాధారణంగా ఎలక్ట్రాన్లు లేదా రంధ్రాలు) కదలికపై గణనీయమైన నియంత్రణను కలిగి ఉంటుంది. వాటిని వివరంగా అన్వేషిద్దాం:

1. ఉష్ణ ప్రభావాలు: ఉష్ణోగ్రత ప్రభావం

ఉష్ణోగ్రత బహుశా విద్యుత్ నిరోధకత మరియు వాహకత యొక్క అత్యంత సార్వత్రిక మాడిఫైయర్.

స్వచ్ఛమైన లోహాలలో ఎక్కువ భాగానికి,ఉష్ణోగ్రత పెరిగే కొద్దీ వాహకత తగ్గుతుంది. ఉష్ణ శక్తి లోహం యొక్క అణువులను (స్ఫటిక లాటిస్) ఎక్కువ వ్యాప్తితో కంపించేలా చేస్తుంది మరియు తత్ఫలితంగా, ఈ తీవ్రతరం చేయబడిన లాటిస్ కంపనాలు (లేదా ఫోనాన్లు) చెదరగొట్టే సంఘటనల ఫ్రీక్వెన్సీని పెంచుతాయి, వాలెన్స్ ఎలక్ట్రాన్ల సజావుగా ప్రవాహాన్ని సమర్థవంతంగా అడ్డుకుంటాయి. ఈ దృగ్విషయం వేడెక్కిన వైర్లు విద్యుత్ నష్టానికి ఎందుకు దారితీస్తాయో వివరిస్తుంది.

దీనికి విరుద్ధంగా, సెమీకండక్టర్లు మరియు ఇన్సులేటర్లలో, పెరుగుతున్న ఉష్ణోగ్రతతో వాహకత నాటకీయంగా పెరుగుతుంది. జోడించిన ఉష్ణ శక్తి బ్యాండ్ గ్యాప్ అంతటా వాలెన్స్ బ్యాండ్ నుండి ఎలక్ట్రాన్‌లను కండక్షన్ బ్యాండ్‌లోకి ఉత్తేజపరుస్తుంది, తద్వారా ఎక్కువ సంఖ్యలో మొబైల్ ఛార్జ్ క్యారియర్‌లను సృష్టిస్తుంది మరియు నిరోధకతను గణనీయంగా తగ్గిస్తుంది.

2. యాంత్రిక ఒత్తిడి: ఒత్తిడి మరియు ఒత్తిడి పాత్ర

యాంత్రిక ఒత్తిడిని వర్తింపజేయడం వలన పదార్థం యొక్క పరమాణు అంతరం మరియు క్రిస్టల్ నిర్మాణాన్ని మార్చవచ్చు, ఇది వాహకతను ప్రభావితం చేస్తుంది మరియు ఇది పైజోరెసిస్టివ్ సెన్సార్లలో కీలకమైన దృగ్విషయం.

కొన్ని పదార్థాలలో, సంపీడన పీడనం అణువులను దగ్గరగా బలవంతం చేస్తుంది, ఎలక్ట్రాన్ ఆర్బిటాళ్ల అతివ్యాప్తిని పెంచుతుంది మరియు ఛార్జ్ క్యారియర్‌ల కదలికను సులభతరం చేస్తుంది, తద్వారా వాహకత పెరుగుతుంది.

సిలికాన్ వంటి పదార్థాలలో, స్ట్రెచింగ్ (టెన్సైల్ స్ట్రెయిన్) లేదా స్క్వీజింగ్ (కంప్రెసివ్ స్ట్రెయిన్) ఎలక్ట్రాన్ ఎనర్జీ బ్యాండ్‌లను పునర్వ్యవస్థీకరించగలవు, ఛార్జ్ క్యారియర్‌ల ప్రభావవంతమైన ద్రవ్యరాశి మరియు చలనశీలతను మారుస్తాయి. ఈ ఖచ్చితమైన ప్రభావం స్ట్రెయిన్ గేజ్‌లు మరియు ప్రెజర్ ట్రాన్స్‌డ్యూసర్‌లలో పరపతి పొందుతుంది.

2. అశుద్ధత వాహకతను ఎలా ప్రభావితం చేస్తుంది

ఘన-స్థితి భౌతిక శాస్త్రం మరియు సూక్ష్మ ఎలక్ట్రానిక్స్ రంగంలో, విద్యుత్ లక్షణాలపై అంతిమ నియంత్రణ కూర్పు ఇంజనీరింగ్ ద్వారా, ప్రధానంగా డోపింగ్ ద్వారా సాధించబడుతుంది.

డోపింగ్ అంటే సిలికాన్ లేదా జెర్మేనియం వంటి అత్యంత శుద్ధి చేయబడిన, అంతర్గత మూల పదార్థంలోకి నిర్దిష్ట అశుద్ధ అణువుల (సాధారణంగా మిలియన్‌కు భాగాలలో కొలుస్తారు) ట్రేస్ మొత్తాలను అత్యంత నియంత్రితంగా ప్రవేశపెట్టడం.

ఈ ప్రక్రియ కేవలం వాహకతను మార్చదు; ఇది కంప్యూటింగ్‌కు అవసరమైన ఊహించదగిన, అసమాన విద్యుత్ ప్రవర్తనను సృష్టించడానికి పదార్థం యొక్క క్యారియర్ రకం మరియు ఏకాగ్రతను ప్రాథమికంగా మారుస్తుంది:

N-రకం డోపింగ్ (ప్రతికూల)

హోస్ట్ మెటీరియల్ (ఉదాహరణకు, సిలికాన్, దీనిలో 4) కంటే ఎక్కువ వేలన్సీ ఎలక్ట్రాన్లు (ఉదాహరణకు, భాస్వరం లేదా ఆర్సెనిక్, వీటిలో 5) ఉన్న మూలకాన్ని పరిచయం చేయడం. అదనపు ఎలక్ట్రాన్‌ను కండక్షన్ బ్యాండ్‌కు సులభంగా దానం చేస్తారు, దీని వలన ఎలక్ట్రాన్ ప్రాథమిక ఛార్జ్ క్యారియర్‌గా మారుతుంది.

పి-టైప్ డోపింగ్ (పాజిటివ్)

తక్కువ వేలన్సీ ఎలక్ట్రాన్లు కలిగిన మూలకాన్ని పరిచయం చేయడం (ఉదా. బోరాన్ లేదా గాలియం, వీటిలో 3 ఉంటాయి). ఇది ఎలక్ట్రాన్ ఖాళీని లేదా 'రంధ్రాన్ని' సృష్టిస్తుంది, ఇది ధనాత్మక చార్జ్ క్యారియర్‌గా పనిచేస్తుంది.

డోపింగ్ ద్వారా వాహకతను ఖచ్చితంగా నియంత్రించే సామర్థ్యం డిజిటల్ యుగం యొక్క ఇంజిన్:

సెమీకండక్టర్ పరికరాల కోసం, దీనిని రూపొందించడానికి ఉపయోగిస్తారుp-nజంక్షన్లు, డయోడ్‌లు మరియు ట్రాన్సిస్టర్‌ల క్రియాశీల ప్రాంతాలు, ఇవి ఒకే దిశలో విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని అనుమతిస్తాయి మరియు ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్‌లలో (ICలు) కోర్ స్విచింగ్ ఎలిమెంట్స్‌గా పనిచేస్తాయి.

థర్మోఎలెక్ట్రిక్ పరికరాలకు, విద్యుత్ ఉత్పత్తి మరియు శీతలీకరణ కోసం ఉపయోగించే పదార్థాలలో పేలవమైన ఉష్ణ వాహకతకు (ఉష్ణోగ్రత ప్రవణతను నిర్వహించడానికి) వ్యతిరేకంగా మంచి విద్యుత్ వాహకత (చార్జ్‌ను తరలించడానికి) అవసరాన్ని సమతుల్యం చేయడానికి వాహకత నియంత్రణ చాలా ముఖ్యమైనది.

అధునాతన సెన్సింగ్ దృక్కోణం నుండి, పదార్థాలను డోప్ చేయవచ్చు లేదా రసాయనికంగా సవరించవచ్చు, తద్వారా కెమిరెసిస్టర్‌లను సృష్టించవచ్చు, దీని వాహకత నిర్దిష్ట వాయువులు లేదా అణువులతో బంధించినప్పుడు నాటకీయంగా మారుతుంది, ఇది అత్యంత సున్నితమైన రసాయన సెన్సార్లకు ఆధారం అవుతుంది.

తదుపరి తరం సాంకేతికతలను అభివృద్ధి చేయడానికి, సరైన పనితీరును నిర్ధారించడానికి మరియు సైన్స్ మరియు ఇంజనీరింగ్‌లోని దాదాపు ప్రతి రంగంలో సామర్థ్యాన్ని పెంచడానికి వాహకతను అర్థం చేసుకోవడం మరియు ఖచ్చితంగా నియంత్రించడం చాలా కీలకం.

వాహకత యూనిట్లు

వాహకతకు ప్రామాణిక SI యూనిట్ సిమెన్స్ పర్ మీటర్ (S/m). అయితే, చాలా పారిశ్రామిక మరియు ప్రయోగశాల సెట్టింగులలో, సిమెన్స్ పర్ సెంటీమీటర్ (S/cm) అనేది సర్వసాధారణమైన బేస్ యూనిట్. వాహకత విలువలు అనేక పరిమాణాల పరిమాణాలను కలిగి ఉంటాయి కాబట్టి, కొలతలు సాధారణంగా ఉపసర్గలను ఉపయోగించి వ్యక్తీకరించబడతాయి:

1. మైక్రోసిమెన్స్ పర్ సెంటీమీటర్ (mS/cm) అనేది డీయోనైజ్డ్ లేదా రివర్స్ ఆస్మాసిస్ (RO) నీటి వంటి తక్కువ-వాహకత ద్రవాలకు ఉపయోగించబడుతుంది.

2. కుళాయి నీరు, ప్రాసెస్ వాటర్ లేదా ఉప్పునీటి ద్రావణాలకు మిల్లీసిమెన్స్ పర్ సెంటీమీటర్ (mS/cm) సాధారణం.(1 mS/సెం.మీ = 1,000 μS/సెం.మీ).

3. deciSiemens per meter (dS/m) తరచుగా వ్యవసాయంలో ఉపయోగించబడుతుంది మరియు mS/cm (1 dS/m = 1 mS/cm) కు సమానం.

వాహకతను ఎలా కొలవాలి: సమీకరణాలు

Aవాహకత మీటర్వాహకతను నేరుగా కొలవదు. బదులుగా, ఇది వాహకతను (సీమెన్స్‌లో) కొలుస్తుంది మరియు తరువాత సెన్సార్-నిర్దిష్ట సెల్ స్థిరాంకం (K) ఉపయోగించి వాహకతను లెక్కిస్తుంది. ఈ స్థిరాంకం (సెం.మీ. యూనిట్లతో^-1) అనేది సెన్సార్ జ్యామితి యొక్క భౌతిక లక్షణం. పరికరం యొక్క ప్రధాన గణన:

వాహకత (S/cm) = కొలిచిన వాహకత (S) × సెల్ స్థిరాంకం (K, cm⁻¹ లో)

ఈ కొలతను పొందడానికి ఉపయోగించే పద్ధతి అప్లికేషన్‌పై ఆధారపడి ఉంటుంది. అత్యంత సాధారణ పద్ధతిలో (పొటెన్షియోమెట్రిక్) సెన్సార్‌లను సంప్రదించడం ఉంటుంది, ఇవి ద్రవంతో ప్రత్యక్ష సంబంధంలో ఉండే ఎలక్ట్రోడ్‌లను (తరచుగా గ్రాఫైట్ లేదా స్టెయిన్‌లెస్ స్టీల్) ఉపయోగిస్తాయి. స్వచ్ఛమైన నీరు వంటి తక్కువ-వాహకత అనువర్తనాలకు సరళమైన 2-ఎలక్ట్రోడ్ డిజైన్ ప్రభావవంతంగా ఉంటుంది. మరింత అధునాతనమైనది 4-ఎలక్ట్రోడ్సెన్సార్లుఅందించండివిస్తృత పరిధిలో అధిక ఖచ్చితత్వాన్ని కలిగి ఉంటాయి మరియు మితమైన ఎలక్ట్రోడ్ ఫౌలింగ్ నుండి లోపాలకు తక్కువ అవకాశం కలిగి ఉంటాయి.

కఠినమైన, క్షయకారక లేదా అధిక వాహక పరిష్కారాల కోసం, ఎలక్ట్రోడ్లు దుర్వాసన లేదా క్షయం కలిగించేవిగా ఉంటే, ఇండక్టివ్ (టొరాయిడల్) సెన్సార్లు ఉపయోగపడతాయి. ఈ నాన్-కాంటాక్ట్ సెన్సార్లు మన్నికైన పాలిమర్‌లో కప్పబడిన రెండు వైర్-గాయం కాయిల్స్‌ను కలిగి ఉంటాయి. ఒక కాయిల్ ద్రావణంలో విద్యుత్ ప్రవాహ లూప్‌ను ప్రేరేపిస్తుంది మరియు రెండవ కాయిల్ ఈ విద్యుత్ ప్రవాహ పరిమాణాన్ని కొలుస్తుంది, ఇది ద్రవ వాహకతకు నేరుగా అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది. ఈ డిజైన్ చాలా దృఢంగా ఉంటుంది ఎందుకంటే ఏ లోహ భాగాలు ప్రక్రియకు గురికావు.

వాహకత మరియు ఉష్ణోగ్రత యొక్క కొలతలు

వాహకత కొలతలు ఉష్ణోగ్రతపై ఎక్కువగా ఆధారపడి ఉంటాయి. ద్రవ ఉష్ణోగ్రత పెరిగేకొద్దీ, దాని అయాన్లు మరింత మొబైల్ అవుతాయి, దీనివల్ల కొలిచిన వాహకత పెరుగుతుంది (తరచుగా °Cకి ~2%). కొలతలు ఖచ్చితమైనవి మరియు పోల్చదగినవిగా ఉండేలా చూసుకోవడానికి, వాటిని ప్రామాణిక సూచన ఉష్ణోగ్రతకు సాధారణీకరించాలి, ఇది సార్వత్రికమైనది25°C ఉష్ణోగ్రత.

ఆధునిక వాహకత మీటర్లు ఈ దిద్దుబాటును స్వయంచాలకంగా ఉపయోగించి నిర్వహిస్తాయిఇంటిగ్రేటెడ్ఉష్ణోగ్రతసెన్సార్. ఆటోమేటిక్ టెంపరేచర్ కాంపెన్సేషన్ (ATC) అని పిలువబడే ఈ ప్రక్రియ, ఒక దిద్దుబాటు అల్గోరిథంను వర్తింపజేస్తుంది (లీనియర్ ఫార్ములా వంటివి)జి 25 = జి_టి/[1+α(టి-25)]) 25°C వద్ద కొలిచినట్లుగా వాహకతను నివేదించడానికి.

ఎక్కడ:

జి₂₅= 25°C వద్ద సరిదిద్దబడిన వాహకత;

జి_టి= ప్రక్రియ ఉష్ణోగ్రత వద్ద కొలవబడిన ముడి వాహకతT;

T= కొలిచిన ప్రక్రియ ఉష్ణోగ్రత (°C లో);

α (ఆల్ఫా)= ద్రావణం యొక్క ఉష్ణోగ్రత గుణకం (ఉదా., NaCl ద్రావణాలకు 0.0191 లేదా 1.91%/°C).

ఓం నియమంతో వాహకతను కొలవండి

విద్యుత్ శాస్త్రం యొక్క మూలస్తంభమైన ఓం నియమం, ఒక పదార్థం యొక్క విద్యుత్ వాహకతను (σ) లెక్కించడానికి ఒక ఆచరణాత్మక చట్రాన్ని అందిస్తుంది. ఈ సూత్రంవోల్టేజ్ (V), కరెంట్ (I), మరియు రెసిస్టెన్స్ (R) మధ్య ప్రత్యక్ష సహసంబంధాన్ని ఏర్పరుస్తుంది.ఈ నియమాన్ని ఒక పదార్థం యొక్క భౌతిక జ్యామితిని చేర్చడం ద్వారా, దాని అంతర్గత వాహకతను పొందవచ్చు.

మొదటి దశ ఓం నియమాన్ని (R = V/I) ఒక నిర్దిష్ట పదార్థ నమూనాకు వర్తింపజేయడం. దీనికి రెండు ఖచ్చితమైన కొలతలు తీసుకోవడం అవసరం: నమూనా అంతటా వర్తించే వోల్టేజ్ మరియు దాని ఫలితంగా దాని ద్వారా ప్రవహించే కరెంట్. ఈ రెండు విలువల నిష్పత్తి నమూనా యొక్క మొత్తం విద్యుత్ నిరోధకతను ఇస్తుంది. అయితే, ఈ లెక్కించిన నిరోధకత ఆ నమూనా పరిమాణం మరియు ఆకృతికి ప్రత్యేకమైనది. ఈ విలువను సాధారణీకరించడానికి మరియు పదార్థం యొక్క స్వాభావిక వాహకతను నిర్ణయించడానికి, దాని భౌతిక కొలతలను లెక్కించాలి.

రెండు కీలకమైన రేఖాగణిత కారకాలు నమూనా పొడవు (L) మరియు దాని క్రాస్-సెక్షనల్ ప్రాంతం (A). ఈ మూలకాలు ఒకే సూత్రంలో విలీనం చేయబడ్డాయి: σ = L / (R^A).

ఈ సమీకరణం నిరోధకత యొక్క కొలవగల, బాహ్య లక్షణాన్ని వాహకత యొక్క ప్రాథమిక, అంతర్గత లక్షణానికి సమర్థవంతంగా అనువదిస్తుంది. తుది గణన యొక్క ఖచ్చితత్వం నేరుగా ప్రారంభ డేటా నాణ్యతపై ఆధారపడి ఉంటుందని గుర్తించడం చాలా ముఖ్యం. V, I, L, లేదా A లను కొలవడంలో ఏవైనా ప్రయోగాత్మక లోపాలు కంప్యూటెడ్ వాహకత యొక్క చెల్లుబాటును రాజీ చేస్తాయి.

వాహకతను కొలవడానికి ఉపయోగించే సాధనాలు

పారిశ్రామిక ప్రక్రియ నియంత్రణ, నీటి శుద్ధి మరియు రసాయన తయారీలో, విద్యుత్ వాహకత అనేది కేవలం నిష్క్రియాత్మక కొలత మాత్రమే కాదు; ఇది ఒక కీలకమైన నియంత్రణ పరామితి. ఖచ్చితమైన, పునరావృతమయ్యే డేటాను సాధించడం అనేది ఒకే, అన్ని-ప్రయోజన సాధనం నుండి రాదు. బదులుగా, దీనికి ఒక నిర్దిష్ట పని కోసం ప్రతి భాగాన్ని ఎంచుకునే పూర్తి, సరిపోలిన వ్యవస్థను నిర్మించడం అవసరం.

ఒక దృఢమైన వాహకత వ్యవస్థ రెండు ప్రాథమిక భాగాలను కలిగి ఉంటుంది: నియంత్రిక (మెదడు) మరియు సెన్సార్ (ఇంద్రియములు), ఈ రెండూ సరైన క్రమాంకనం మరియు పరిహారం ద్వారా మద్దతు ఇవ్వాలి.

1. కోర్: కండక్టివిటీ కంట్రోలర్

వ్యవస్థ యొక్క కేంద్ర కేంద్రందిఆన్‌లైన్వాహకత నియంత్రిక, ఇది కేవలం విలువను ప్రదర్శించడం కంటే చాలా ఎక్కువ చేస్తుంది. ఈ కంట్రోలర్ "మెదడు"గా పనిచేస్తుంది, సెన్సార్‌కు శక్తినిస్తుంది, ముడి సిగ్నల్‌ను ప్రాసెస్ చేస్తుంది మరియు డేటాను ఉపయోగకరంగా చేస్తుంది. దీని కీలక విధులు ఈ క్రింది వాటిని కలిగి ఉంటాయి:

① ఆటోమేటిక్ ఉష్ణోగ్రత పరిహారం (ATC)

వాహకత ఉష్ణోగ్రతకు చాలా సున్నితంగా ఉంటుంది. ఒక పారిశ్రామిక నియంత్రిక, ఇలాంటిదిSUP-TDS210-B పరిచయంలేదాఅధిక-ఖచ్చితత్వంSUP-EC8.0 పరిచయం, ప్రతి రీడింగ్‌ను స్వయంచాలకంగా 25°C ప్రమాణానికి సరిచేయడానికి ఇంటిగ్రేటెడ్ ఉష్ణోగ్రత మూలకాన్ని ఉపయోగిస్తుంది. ఖచ్చితత్వానికి ఇది చాలా అవసరం.

② అవుట్‌పుట్‌లు మరియు అలారాలు

ఈ యూనిట్లు కొలతను PLC కోసం 4-20mA సిగ్నల్‌గా అనువదిస్తాయి లేదా అలారాలు మరియు డోసింగ్ పంప్ నియంత్రణ కోసం రిలేలను ట్రిగ్గర్ చేస్తాయి.

③ కాలిబ్రేషన్ ఇంటర్‌ఫేస్

సాధారణ, సరళమైన క్రమాంకనాలను నిర్వహించడానికి కంట్రోలర్ సాఫ్ట్‌వేర్ ఇంటర్‌ఫేస్‌తో కాన్ఫిగర్ చేయబడింది.

2. సరైన సెన్సార్‌ను ఎంచుకోవడం

సెన్సార్ (లేదా ప్రోబ్) విషయంలో మీరు తీసుకునే ఎంపిక అత్యంత కీలకమైన విభాగం, ఎందుకంటే దాని సాంకేతికత మీ ద్రవ లక్షణాలకు సరిపోలాలి. తప్పు సెన్సార్‌ను ఉపయోగించడం కొలత వైఫల్యానికి ప్రధాన కారణం.

స్వచ్ఛమైన నీరు & RO వ్యవస్థల కోసం (తక్కువ వాహకత)

రివర్స్ ఆస్మాసిస్, డీయోనైజ్డ్ వాటర్ లేదా బాయిలర్ ఫీడ్ వాటర్ వంటి అనువర్తనాలకు, ద్రవంలో చాలా తక్కువ అయాన్లు ఉంటాయి. ఇక్కడ, రెండు-ఎలక్ట్రోడ్ వాహకత సెన్సార్ (వంటివిదిSUP-TDS7001 యొక్క లక్షణాలు) అనేది ఆదర్శవంతమైన ఎంపికtoకొలతనీటి వాహకతదీని డిజైన్ ఈ తక్కువ వాహకత స్థాయిల వద్ద అధిక సున్నితత్వం మరియు ఖచ్చితత్వాన్ని అందిస్తుంది.

సాధారణ ప్రయోజనం & మురుగునీటి కోసం (మధ్యస్థం నుండి అధిక వాహకత)

సస్పెండ్ చేయబడిన ఘనపదార్థాలను కలిగి ఉన్న లేదా విస్తృత కొలత పరిధిని కలిగి ఉన్న మురికి ద్రావణాలలో (మురుగునీరు, కుళాయి నీరు లేదా పర్యావరణ పర్యవేక్షణ వంటివి), సెన్సార్లు దుర్వాసనకు గురవుతాయి. అటువంటి సందర్భంలో, నాలుగు-ఎలక్ట్రోడ్ వాహకత సెన్సార్ ఇలాగే ఉంటుందిదిSUP-TDS7002 యొక్క లక్షణాలు అనేది అత్యుత్తమ పరిష్కారం. ఈ డిజైన్ ఎలక్ట్రోడ్ ఉపరితలాలపై బిల్డప్ ద్వారా తక్కువగా ప్రభావితమవుతుంది, వేరియబుల్ పరిస్థితులలో చాలా విస్తృతమైన, మరింత స్థిరమైన మరియు మరింత నమ్మదగిన రీడింగ్‌ను అందిస్తుంది.

కఠినమైన రసాయనాలు & ముద్దల కోసం (దూకుడు & అధిక వాహకత)

ఆమ్లాలు, క్షారాలు లేదా రాపిడి స్లర్రీలు వంటి దూకుడు మాధ్యమాన్ని కొలిచేటప్పుడు, సాంప్రదాయ లోహ ఎలక్ట్రోడ్‌లు త్వరగా తుప్పు పట్టి విఫలమవుతాయి. దీనికి పరిష్కారం నాన్-కాంటాక్ట్ ఇండక్టివ్ (టొరాయిడల్) కండక్టివిటీ సెన్సార్ లాంటిదిదిSUP-TDS6012 పరిచయంలైనప్. ఈ సెన్సార్ రెండు ఎన్‌క్యాప్సులేటెడ్ కాయిల్స్‌ను ఉపయోగించి ద్రవంలో కరెంట్‌ను ప్రేరేపించి కొలుస్తుంది, సెన్సార్‌లోని ఏ భాగం కూడా దానిని తాకకుండానే. ఇది తుప్పు, ఫౌలింగ్ మరియు ధరించకుండా దాదాపుగా రోగనిరోధక శక్తిని కలిగిస్తుంది.

3. ప్రక్రియ: దీర్ఘకాలిక ఖచ్చితత్వాన్ని నిర్ధారించడం

వ్యవస్థ యొక్క విశ్వసనీయత ఒక కీలకమైన ప్రక్రియ ద్వారా నిర్వహించబడుతుంది: క్రమాంకనం. కంట్రోలర్ మరియు సెన్సార్, ఎంత అధునాతనమైనప్పటికీ, తప్పనిసరిగాతెలిసినసూచనపరిష్కారంఖచ్చితత్వాన్ని నిర్ధారించడానికి (వాహకత ప్రమాణం). ఈ ప్రక్రియ కాలక్రమేణా ఏదైనా చిన్న సెన్సార్ డ్రిఫ్ట్ లేదా ఫౌలింగ్‌ను భర్తీ చేస్తుంది. మంచి నియంత్రిక, వంటిదిదిSUP-TDS210-C పరిచయం, దీనిని సరళమైన, మెనూ ఆధారిత ప్రక్రియగా చేస్తుంది.

ఖచ్చితమైన వాహకత కొలతను సాధించడం అనేది స్మార్ట్ సిస్టమ్ డిజైన్‌కు సంబంధించిన విషయం. దీనికి మీ నిర్దిష్ట అప్లికేషన్ కోసం నిర్మించిన సెన్సార్ టెక్నాలజీతో ఇంటెలిజెంట్ కంట్రోలర్‌ను సరిపోల్చడం అవసరం.

విద్యుత్తును ప్రసరింపజేయడానికి ఉత్తమమైన పదార్థం ఏది?

విద్యుత్తును ప్రసరింపజేయడానికి ఉత్తమమైన పదార్థం స్వచ్ఛమైన వెండి (Ag), ఇది ఏ మూలకం కంటే అత్యధిక విద్యుత్ వాహకతను కలిగి ఉంటుంది. అయితే, దాని అధిక ధర మరియు కళంకం (ఆక్సీకరణం) చెందే ధోరణి దాని విస్తృత అనువర్తనాన్ని పరిమితం చేస్తాయి. చాలా ఆచరణాత్మక ఉపయోగాలకు, రాగి (Cu) ప్రమాణం, ఎందుకంటే ఇది చాలా తక్కువ ఖర్చుతో రెండవ-ఉత్తమ వాహకతను అందిస్తుంది మరియు అధిక సాగేదిగా ఉంటుంది, ఇది వైరింగ్, మోటార్లు మరియు ట్రాన్స్‌ఫార్మర్‌లకు అనువైనదిగా చేస్తుంది.

దీనికి విరుద్ధంగా, బంగారం (Au), వెండి మరియు రాగి రెండింటి కంటే తక్కువ వాహకతను కలిగి ఉన్నప్పటికీ, సున్నితమైన, తక్కువ-వోల్టేజ్ పరిచయాలకు ఎలక్ట్రానిక్స్‌లో చాలా ముఖ్యమైనది ఎందుకంటే ఇది ఉన్నతమైన తుప్పు నిరోధకతను (రసాయన జడత్వం) కలిగి ఉంటుంది, ఇది కాలక్రమేణా సిగ్నల్ క్షీణతను నిరోధిస్తుంది.

చివరగా, అల్యూమినియం (Al) సుదూర, అధిక-వోల్టేజ్ ట్రాన్స్మిషన్ లైన్లకు ఉపయోగించబడుతుంది ఎందుకంటే దాని తేలికైన బరువు మరియు తక్కువ ఖర్చు గణనీయమైన ప్రయోజనాలను అందిస్తాయి, రాగితో పోలిస్తే వాల్యూమ్ ద్వారా తక్కువ వాహకత ఉన్నప్పటికీ.

వాహకత యొక్క అనువర్తనాలు

విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని ప్రసారం చేయడానికి ఒక పదార్థం యొక్క అంతర్గత సామర్థ్యంగా, విద్యుత్ వాహకత అనేది సాంకేతికతను నడిపించే ఒక ప్రాథమిక లక్షణం. దీని అప్లికేషన్ పెద్ద-స్థాయి విద్యుత్ మౌలిక సదుపాయాల నుండి సూక్ష్మ-స్థాయి ఎలక్ట్రానిక్స్ మరియు పర్యావరణ పర్యవేక్షణ వరకు ప్రతిదానిలోనూ విస్తరించి ఉంది. ఈ లక్షణం అవసరమైన దాని ముఖ్య అనువర్తనాలు క్రింద ఉన్నాయి:

విద్యుత్, ఎలక్ట్రానిక్స్ మరియు తయారీ

మన విద్యుత్ ప్రపంచానికి అధిక వాహకత పునాది, అయితే పారిశ్రామిక ప్రక్రియలకు నియంత్రిత వాహకత చాలా ముఖ్యమైనది.

పవర్ ట్రాన్స్మిషన్ మరియు వైరింగ్

విద్యుత్ వైరింగ్ మరియు సుదూర విద్యుత్ లైన్లకు రాగి మరియు అల్యూమినియం వంటి అధిక వాహకత పదార్థాలు ప్రమాణం. వాటి తక్కువ నిరోధకత I ని తగ్గిస్తుంది.²R (జౌల్) తాపన నష్టాలు, సమర్థవంతమైన శక్తి ప్రసారాన్ని నిర్ధారిస్తాయి.

ఎలక్ట్రానిక్స్ మరియు సెమీకండక్టర్స్

సూక్ష్మ స్థాయిలో, ప్రింటెడ్ సర్క్యూట్ బోర్డులు (PCBలు) మరియు కనెక్టర్లలోని వాహక జాడలు సంకేతాలకు మార్గాలను ఏర్పరుస్తాయి. సెమీకండక్టర్లలో, సిలికాన్ యొక్క వాహకతను ట్రాన్సిస్టర్‌లను సృష్టించడానికి ఖచ్చితంగా మార్చబడుతుంది (డోప్ చేయబడుతుంది), ఇది అన్ని ఆధునిక ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్‌లకు ఆధారం.

విద్యుత్ రసాయన శాస్త్రం

ఈ క్షేత్రం ఎలక్ట్రోలైట్ల అయానిక్ వాహకతపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ఈ సూత్రం బ్యాటరీలు, ఇంధన ఘటాలు మరియు ఎలక్ట్రోప్లేటింగ్, లోహ శుద్ధి మరియు క్లోరిన్ ఉత్పత్తి వంటి పారిశ్రామిక ప్రక్రియలకు ఇంజిన్.

మిశ్రమ పదార్థాలు

నిర్దిష్ట విద్యుత్ లక్షణాలతో మిశ్రమాలను సృష్టించడానికి పాలిమర్‌లకు కండక్టివ్ ఫిల్లర్లు (కార్బన్ లేదా మెటల్ ఫైబర్‌లు వంటివి) జోడించబడతాయి. సున్నితమైన పరికరాలను రక్షించడానికి విద్యుదయస్కాంత కవచం (EMI) కోసం మరియు తయారీలో ఎలక్ట్రోస్టాటిక్ డిశ్చార్జ్ (ESD) రక్షణ కోసం వీటిని ఉపయోగిస్తారు.

పర్యవేక్షణ, కొలత మరియు విశ్లేషణలు

వాహకత యొక్క కొలత ఆస్తి వలె చాలా ముఖ్యమైనది, ఇది శక్తివంతమైన విశ్లేషణాత్మక సాధనంగా పనిచేస్తుంది.

నీటి నాణ్యత మరియు పర్యావరణ పర్యవేక్షణ

నీటి స్వచ్ఛత మరియు లవణీయతను అంచనా వేయడానికి వాహకత కొలత ఒక ప్రాథమిక పద్ధతి. కరిగిన అయానిక్ ఘనపదార్థాల నుండి (టిడిఎస్) నేరుగా వాహకతను పెంచుతుంది, తాగునీటిని పర్యవేక్షించడానికి సెన్సార్లను ఉపయోగిస్తారు,నిర్వహించుమురుగునీరుచికిత్స, మరియు వ్యవసాయంలో నేల ఆరోగ్యాన్ని అంచనా వేయండి.

మెడికల్ డయాగ్నస్టిక్స్

మానవ శరీరం బయోఎలక్ట్రికల్ సిగ్నల్స్ పై పనిచేస్తుంది. ఎలక్ట్రో కార్డియోగ్రఫీ (ECG) మరియు ఎలక్ట్రోఎన్సెఫలోగ్రఫీ (EEG) వంటి వైద్య సాంకేతికతలు శరీరంలోని అయాన్లు నిర్వహించే సూక్ష్మ విద్యుత్ ప్రవాహాలను కొలవడం ద్వారా పనిచేస్తాయి, ఇది గుండె మరియు నాడీ సంబంధిత పరిస్థితులను నిర్ధారించడానికి అనుమతిస్తుంది.

ప్రాసెస్ కంట్రోల్ సెన్సార్లు

రసాయనంలోమరియుఆహారంతయారీ, వాహకత సెన్సార్లు నిజ సమయంలో ప్రక్రియలను పర్యవేక్షించడానికి ఉపయోగించబడతాయి. అవి గాఢతలో మార్పులను గుర్తించగలవు, వివిధ ద్రవాల మధ్య ఇంటర్‌ఫేస్‌లను గుర్తించగలవు (ఉదా., క్లీన్-ఇన్-ప్లేస్ సిస్టమ్‌లలో), లేదా మలినాలను మరియు కాలుష్యాన్ని హెచ్చరించగలవు.

తరచుగా అడిగే ప్రశ్నలు

Q1: వాహకత మరియు నిరోధకత మధ్య తేడా ఏమిటి?

A: వాహకత (σ) అనేది ఒక పదార్థం యొక్క విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని అనుమతించే సామర్థ్యం, ​​దీనిని సిమెన్స్ పర్ మీటర్ (S/m)లో కొలుస్తారు. రెసిస్టివిటీ (ρ) అనేది విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని వ్యతిరేకించే దాని సామర్థ్యం, ​​దీనిని ఓం-మీటర్లలో (Ω⋅m) కొలుస్తారు. అవి ప్రత్యక్ష గణిత విలోమాలు (σ=1/ρ).

ప్రశ్న2: లోహాలు అధిక వాహకతను ఎందుకు కలిగి ఉంటాయి?

A: లోహాలు లోహ బంధాన్ని ఉపయోగిస్తాయి, ఇక్కడ వేలన్సీ ఎలక్ట్రాన్లు ఏ ఒక్క అణువుతోనూ బంధించబడవు. ఇది పదార్థం ద్వారా స్వేచ్ఛగా కదిలే డీలోకలైజ్డ్ "ఎలక్ట్రాన్ల సముద్రం"ను ఏర్పరుస్తుంది, వోల్టేజ్ వర్తించినప్పుడు సులభంగా విద్యుత్తును సృష్టిస్తుంది.

Q3: వాహకతను మార్చవచ్చా?

A: అవును, వాహకత బాహ్య పరిస్థితులకు చాలా సున్నితంగా ఉంటుంది. అత్యంత సాధారణ కారకాలు ఉష్ణోగ్రత (పెరుగుతున్న ఉష్ణోగ్రతలు లోహాలలో వాహకతను తగ్గిస్తాయి కానీ నీటిలో దానిని పెంచుతాయి) మరియు మలినాల ఉనికి (లోహాలలో ఎలక్ట్రాన్ ప్రవాహానికి అంతరాయం కలిగిస్తాయి లేదా నీటికి అయాన్లను జోడిస్తాయి).

ప్రశ్న 4: రబ్బరు మరియు గాజు వంటి పదార్థాలను మంచి అవాహకాలుగా చేసేది ఏమిటి?

A: ఈ పదార్థాలు బలమైన సమయోజనీయ లేదా అయానిక్ బంధాలను కలిగి ఉంటాయి, ఇక్కడ అన్ని వేలన్సీ ఎలక్ట్రాన్లు గట్టిగా పట్టుకుంటాయి. కదలడానికి స్వేచ్ఛా ఎలక్ట్రాన్లు లేకపోవడంతో, అవి విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని సమర్ధించలేవు. దీనిని చాలా పెద్ద "శక్తి బ్యాండ్ అంతరం" కలిగి ఉండటం అంటారు.

ప్రశ్న 5: నీటిలో వాహకతను ఎలా కొలుస్తారు?

A: ఒక మీటర్ కరిగిన లవణాల నుండి అయానిక్ వాహకతను కొలుస్తుంది. దీని ప్రోబ్ నీటికి AC వోల్టేజ్‌ను వర్తింపజేస్తుంది, దీని వలన కరిగిన అయాన్లు (Na+ లేదా Cl− వంటివి) కదిలి విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని సృష్టిస్తాయి. మీటర్ ఈ విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని కొలుస్తుంది, స్వయంచాలకంగా ఉష్ణోగ్రత కోసం సరిచేస్తుంది మరియు తుది విలువను నివేదించడానికి సెన్సార్ యొక్క “సెల్ స్థిరాంకం”ను ఉపయోగిస్తుంది (సాధారణంగా μS/cmలో).