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谈谈电导率的概念

时间:2023-06-15 13:37:52   访客:798

       电导率,一个物理概念,是指这个量与介质中电场强度的乘积等于传导电流密度。对于各向同性介质,电导率是一个标量;对于各向异性介质,电导率是张量。在生态学中,电导率是溶液传导电流的数值能力。单位以毫西门子每米 (mS/m) 表示。
  电导率的测量通常是溶液的电导率测量。实心导体的电阻率可以用欧姆定律和电阻定律来测量。电解质溶液电导率的测量一般采用交流信号作用于电导池的两个电极板,由测得的电导池常数K和两个电极板之间的电导G得到电导率σ。交流电桥法最早用于电导率测量,直接测量电导率值。常用的仪表都装有恒温调节器、温度系数调节器和自动温度补偿器。仪器初级部分由电导池和温度传感器组成,可直接测量电解质溶液的电导率。
1、电导率的测量原理

电导率的测量原理是将两块极板(或圆柱形电极)相互平行且距离为定值L,放入待测溶液中,在极板两端加一定电位(为避免溶液电解,通常为正弦波电压,频率1~3kHz)。然后通过电导率计测量板之间的电导率。电导率的测量需要两条信息。一个是溶液的电导G,另一个是溶液的几何参数K。可以通过测量电流和电压来获得电导。根据S=K×G的关系,可以得到电导率值。这种测量原理广泛应用于直显式测量仪器。
K=L/A
A——测量电极的有效极板;
L——两板之间的距离;
  该值称为电极常数。在电极之间的电场均匀的情况下,可以从几何尺寸计算电池常数。当两个面积为1cm的正方形板相隔1cm形成一个电极时,这个电极的常数K为1cm。如果用这对电极测量电导率值G=1000μs,则被测溶液的电导率K=1000μs/cm。通常电极经常形成不均匀电场的一部分。在这种情况下,必须使用标准溶液确定电池常数。标准溶液一般采用氯化钾溶液。这是因为KCl的电导率在不同的温度和浓度条件下非常稳定和准确。0.1mol/lKCl溶液在25℃时的电导率为12.88ms/cm。所谓非均匀电场(又称杂散场、漏场)没有常数,而是与离子的种类和浓度有关。因此纯杂散场电极是一种复杂的电极,无法通过一次校准满足大范围测量的需要。
2、影响因素

(1)温度:电导率与温度有很大的相关性。金属的电导率随温度升高而降低。半导体的电导率随着温度的升高而升高。在一个温度值范围内,电导率可以近似为与温度成正比。为了比较物质在不同温度下的电导率,必须设定一个共同的参考温度。电导率对温度的依赖性通常可以表示为电导率与温度曲线的斜率。
(2)掺杂程度:固体半导体的掺杂程度会引起电导率的较大变化。增加掺杂水平导致高电导率。水溶液的电导率取决于溶质盐或分解成电解质的其他化学杂质的浓度。水样的电导率是衡量水中含盐量、离子含量、杂质含量等的重要指标。水越纯,电导率越低(电阻率越高)。水的电导率通常报告为电导;电导率是水在 25°C 温度下的电导率。
(3)各向异性:有些物质会具有各向异性的电导率,必须用一个3×3的矩阵来表示(数学上是二阶张量,通常是对称的)。


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