موصلية (كهرباء)

  ميّز عن مواصلة كهربائية.

موصلية (كهرباء)

الموصلية الكهربائية أو الناقليّة النوعية أو التوصيلية الكهربائية (بالإنجليزية: Electrical Conductivity)‏ (يشار إليها بـ $\sigma$ أو $\kappa$) هي كمية فيزيائية يميز قدرة مادة أو محلول على السماح للشحنات الكهربائية بالتحرك بِحُريَّة وبالتالي السماح بمرور تيار كهربائي.

مبدأ فيزيائي

الموصلية الكهربائية هي مقلوب المقاومية. إن موصلية مادة متجانسة تساوي مواصلة موصل أسطواني مصنوع من هذه المادة، مقسومًا على قسمها، ومضروبًا في طولها.

من بين أفضل موصلات الكهرباء:

• الفلزّات (مثل الفضة أو النحاس أو الذهب أو الزئبق أو الألومنيوم) التي تكون حاملات الشحنة هي "الإلكترونات الحرة"؛
• المحاليل الكهرلية (وجود أيونات في المحلول). بالنسبة للأخيرات، تعتمد قيمة الموصلية على طبيعة الأيونات الموجودة في المحلول وتركيزاتها. يمكن قياس موصلية المحلول باستخدام مقياس الموصلية .

بعض المواد، مثل أشباه الموصلات، لها موصلية تعتمد على شروط فيزيائية أخرى، مثل درجة الحرارة أو التعرض للضوء، ...، إلخ تستخدم هذه الخصائص بشكل متزايد لإنتاج المستشعرات .

عندما تعتمد الموصلية على الاتجاه، يتم التعبير عنها على أنها كمية متجهة.

الوحدة

وحدة الموصلية في نظام الوحدات الدولي هي سيمنز لكل متر (S/m)، ولكن في أغلب الأحيان يعطي مقياس الموصلية النتيجة بالميلي سيمنز لكل سنتيمتر (mS/cm).

الاستخدام الشائع

تستخدم على نطاق واسع في الكيمياء، وحدتها في النظام الدولي للوحدات (SI) هي سيمنز لكل متر (1 S/m = 1 A²·s³·m^-3·kg^-1). إنها نسبة كثافة التيار إلى سعة المجال الكهربائي. إنه معكوس المقاومية . الرمز المستخدم عمومًا للدلالة على الموصلية هو الحرف اليوناني سيغما "σ"، والتي تختلف حسب المواد من 10⁸ S·m^-1 إلى 10^-22 S·m^-1.

في موصل مثالي، تقترب σ من اللانهاية.

تعبير

يسمح قانون نيرنست-أينشتاين بحساب الموصلية بدلالة الوسائط الأساسية الأخرى للمادة :

$\sigma =\frac{D{Z}^2{e}^{2}C}{k_{\mathrm{B}}T}$

حيث:

• $D$ : معامل الانتشار للأنواع المشحونة المعتبرة؛
• $Z$ : عدد الشحنات التي تحملها الأنواع؛
• $e$ : الشحنة الأولية ، 1.602 × 10^-19 كولوم؛
• $C$ : التركيز المولي للأنواع بالأيونات / م³؛
• $k_{\mathrm{B}}$ : ثابت بولتزمان، أي حوالي 1,3٬806 J⋅K^-1؛
• $T$ : درجة الحرارة المطلقة، معبراً عنها بالكلفن.