מוליכות: הגדרה|משוואות|מדידות|יישומים

מוליכות חשמליתהוא הרבה יותר ממושג מופשט; זהו עמוד השדרה הבסיסי של עולמנו המקושר, המפעיל בשקט כל דבר, החל מהמכשירים האלקטרוניים החדישים ביותר בידך ועד לרשתות חלוקת החשמל העצומות המאירות את ערינו.

עבור מהנדסים, פיזיקאים ומדעני חומרים, או כל מי שמבקש להבין את התנהגות החומר באמת, שליטה במוליכות היא דבר בלתי נתפס. מדריך מעמיק זה לא רק מספק הגדרה מדויקת של מוליכות, אלא גם מפרט את חשיבותה הקריטית, בוחן את הגורמים המשפיעים עליה ומדגיש את יישומיה החדשניים בתחומים מגוונים כמו מוליכים למחצה, מדעי החומרים ואנרגיה מתחדשת. פשוט לחצו כדי לחקור כיצד הבנת תכונה חיונית זו יכולה לחולל מהפכה בידע שלכם על עולם החשמל.

תוֹכֶן הָעִניָנִים:

1. מהי מוליכות

2. גורמים המשפיעים על מוליכות

3. יחידות מוליכות

4. כיצד למדוד מוליכות: משוואות

5. כלים המשמשים למדידת מוליכות

6. יישומים של מוליכות

7. שאלות נפוצות

מהי מוליכות?

מוליכות חשמלית (σ) היא תכונה פיזיקלית בסיסית הקובעת את יכולתו של חומר לתמוך בזרימת זרם חשמלי.בעיקרו של דבר, הוא קובע באיזו קלות נושאי מטען, בעיקר אלקטרונים חופשיים במתכות, יכולים לעבור על פני חומר. מאפיין חיוני זה הוא הבסיס המוצק ליישומים רבים, החל ממיקרו-מעבדים ועד לתשתיות חשמל עירוניות.

כחלק ההדדי של המוליכות, ההתנגדות החשמלית (ρ) הוא ההתנגדות לזרימת הזרם. לכן,התנגדות נמוכה מתאימה ישירות למוליכות גבוההיחידת המידה הבינלאומית הסטנדרטית למדידה זו היא סימנס למטר (קטן/מטר), למרות שמיליסימן לסנטימטר (מילישניות/ס"מ) משמש בדרך כלל בניתוח כימי וסביבתי.

מוליכות לעומת התנגדות: מוליכים לעומת מבודדים

מוליכות יוצאת דופן (σ) מתייחסת לחומרים כמוליכים, בעוד שהתנגדות בולטת (ρ) הופכת אותם למבודדים אידיאליים. ביסודו של דבר, הניגוד החמור במוליכות החומר נובע מהזמינות הדיפרנציאלית של נושאי מטען ניידים.

מוליכות גבוהה (מוליכים)

מתכות כמו נחושת ואלומיניום מפגינות מוליכות גבוהה במיוחד. זאת בשל המבנה האטומי שלהן, הכולל "ים" עצום של אלקטרונים ערכיים הניתנים להזזה בקלות, שאינם קשורים חזק לאטומים בודדים. תכונה זו הופכת אותן להכרחיות עבור חיווט חשמלי, קווי תמסורת חשמל ומסלולי מעגלים בתדר גבוה.

אם אתם להוטים לדעת עוד על אופן הולכת החשמל של חומרים, אל תהססו לקרוא את הפוסט המתמקד בחשיפת המוליכות החשמלית של כל החומרים בחייכם.

מוליכות נמוכה (מבודדים)

חומרים כמו גומי, זכוכית וקרמיקה ידועים כמבודדים. הם מכילים מעט מאוד אלקטרונים חופשיים, אם בכלל, ומתנגדים מאוד למעבר זרם חשמלי. מאפיין זה הופך אותם לחיוניים לבטיחות, בידוד ומניעת קצרים בכל המערכות החשמליות.

גורמים המשפיעים על מוליכות

מוליכות חשמלית היא תכונה יסודית של חומר, אך בניגוד לתפיסה מוטעית נפוצה, היא אינה קבועה קבועה. יכולתו של חומר להוליך זרם חשמלי יכולה להיות מושפעת באופן עמוק וצפוי ממשתנים סביבתיים חיצוניים ומהנדסת הרכב מדויקת. הבנת גורמים אלה היא הבסיס לטכנולוגיות אלקטרוניקה, חישה ואנרגיה מודרניות:

1. כיצד גורמים חיצוניים משפיעים על מוליכות

לסביבה הקרובה של החומר יש שליטה משמעותית על ניידות נושאי המטען שלו (בדרך כלל אלקטרונים או חורים). בואו נחקור אותם בפירוט:

1. השפעות תרמיות: השפעת הטמפרטורה

טמפרטורה היא אולי הגורם האוניברסלי ביותר המשנה את ההתנגדות והמוליכות החשמלית.

עבור הרוב המכריע של מתכות טהורות,המוליכות יורדת ככל שהטמפרטורה עולההאנרגיה התרמית גורמת לאטומי המתכת (סריג הגביש) לרטוט במשרעת גדולה יותר, וכתוצאה מכך, תנודות הסריג (או פונונים) המוגברות הללו מגבירות את תדירות אירועי הפיזור, ובכך מעכבות למעשה את הזרימה החלקה של אלקטרונים ערכיים. תופעה זו מסבירה מדוע חוטים מתחממים יתר על המידה מובילים לאובדן הספק.

לעומת זאת, במוליכים למחצה ובמבודדים, המוליכות עולה באופן דרמטי עם עליית הטמפרטורה. האנרגיה התרמית הנוספת מעוררת אלקטרונים מפס הערכיות מעבר לפער הפסים אל תוך פס ההולכה, ובכך יוצרת מספר גדול יותר של נושאי מטען ניידים ומורידה משמעותית את ההתנגדות.

2. מאמץ מכני: תפקיד הלחץ והמאמץ

הפעלת לחץ מכני יכולה לשנות את המרווח האטומי ואת מבנה הגביש של חומר, אשר בתורו משפיעים על המוליכות, וזוהי תופעה קריטית בחיישנים פיאזו-רזיסטטיביים.

בחומרים מסוימים, לחץ דחיסה מאלץ את האטומים להתקרב זה לזה, מה שמגביר את החפיפה של אורביטלי האלקטרונים ומקל על תנועת נושאי המטען, ובכך מגביר את המוליכות.

בחומרים כמו סיליקון, מתיחה (מאמץ מתיחה) או סחיטה (מאמץ דחיסה) יכולים לסדר מחדש את פסי האנרגיה של האלקטרונים, ולשנות את המסה האפקטיבית והניידות של נושאי המטען. אפקט מדויק זה ממונף במדי מאמץ ובמתמרי לחץ.

2. כיצד זיהומים משפיעים על מוליכות

בתחום פיזיקת המצב המוצק והמיקרואלקטרוניקה, השליטה האולטימטיבית על תכונות חשמליות מושגת באמצעות הנדסת קומפוזיציונליות, בעיקר באמצעות סימום.

סימום הוא החדרה מבוקרת ביותר של כמויות זעירות של אטומי טומאה ספציפיים (נמדדים בדרך כלל בחלקים למיליון) לחומר בסיס פנימי מטוהר ביותר, כגון סיליקון או גרמניום.

תהליך זה לא רק משנה את המוליכות; הוא מתאים באופן מהותי את סוג הנשא וריכוזו של החומר כדי ליצור התנהגות חשמלית אסימטרית צפויה, הנחוצה לחישוב:

סימום מסוג N (שלילי)

החדרת יסוד עם יותר אלקטרונים ערכיים (למשל, זרחן או ארסן, שיש להם 5) מאשר החומר המארח (למשל, סיליקון, שיש לו 4). האלקטרון הנוסף נתרם בקלות לפס ההולכה, מה שהופך את האלקטרון למוביל המטען העיקרי.

סימום מסוג P (חיובי)

החדרת יסוד עם פחות אלקטרונים ערכיים (למשל, בורון או גליום, שיש להם 3). זה יוצר ריק באלקטרונים, או 'חור', הפועל כנושא מטען חיובי.

היכולת לשלוט במדויק במוליכות באמצעות סימום היא המנוע של העידן הדיגיטלי:

עבור התקני מוליכים למחצה, הוא משמש ליצירתp-nצמתים, האזורים הפעילים של דיודות וטרנזיסטורים, המאפשרים זרימת זרם בכיוון אחד בלבד ומשמשים כאלמנטי מיתוג מרכזיים במעגלים משולבים (ICs).

עבור מכשירים תרמואלקטריים, בקרת מוליכות היא קריטית לאיזון הצורך בהולכה חשמלית טובה (להעברת מטען) לעומת הולכה תרמית ירודה (לשמירה על מפל טמפרטורה) בחומרים המשמשים לייצור חשמל וקירור.

מנקודת מבט של חישה מתקדמת, ניתן לסמם או לשנות חומרים כימיים כדי ליצור נגדים כימיים, שמוליכותם משתנה באופן דרמטי עם קשירה לגזים או מולקולות ספציפיים, מה שמהווה את הבסיס לחיישנים כימיים רגישים ביותר.

הבנה ושליטה מדויקת במוליכות נותרות קריטיות לפיתוח טכנולוגיות מהדור הבא, הבטחת ביצועים אופטימליים ומיקסום יעילות כמעט בכל תחום של מדע והנדסה.

יחידות מוליכות

יחידת ה-SI הסטנדרטית למוליכות היא סימנס למטר (S/m). עם זאת, ברוב המסגרות התעשייתיות והמעבדתיות, סימנס לסנטימטר (S/cm) היא יחידת הבסיס הנפוצה יותר. מכיוון שערכי מוליכות יכולים לנוע בסדרי גודל רבים, מדידות מבוטאות בדרך כלל באמצעות קידומות:

1. מיקרו-סימנס לסנטימטר (mS/cm) משמש עבור נוזלים בעלי מוליכות נמוכה כמו מים מזוקקים או מים המופעלים על ידי אוסמוזה הפוכה (RO).

2. מילי-סימנס לסנטימטר (mS/cm) נפוץ עבור מי ברז, מי תהליך או תמיסות מליחות.(1 מילישניות/ס"מ = 1,000 מיקרושניות/ס"מ).

3. דצי-סימנס למטר (dS/m) משמש לעתים קרובות בחקלאות והוא שווה ערך ל-mS/cm ‏(1 dS/m = 1 mS/cm).

כיצד למדוד מוליכות: משוואות

Aמד מוליכותאינו מודד מוליכות ישירות. במקום זאת, הוא מודד מוליכות (בסימנס) ולאחר מכן מחשב מוליכות באמצעות קבוע תא (K) ספציפי לחיישן. קבוע זה (עם יחידות של ס"מ^-1) היא מאפיין פיזיקלי של הגיאומטריה של החיישן. חישוב הליבה של המכשיר הוא:

מוליכות (S/cm) = מוליכות מדודה (S) × קבוע תא (K, בס"מ⁻¹)

השיטה המשמשת להשגת מדידה זו תלויה ביישום. השיטה הנפוצה ביותר כוללת מגע עם חיישנים (פוטנציומטריים), המשתמשים באלקטרודות (לרוב גרפיט או נירוסטה) הנמצאות במגע ישיר עם הנוזל. עיצוב פשוט של 2 אלקטרודות יעיל עבור יישומים בעלי מוליכות נמוכה כמו מים טהורים. 4 אלקטרודות מתקדמות יותראֶלֶקטרוֹדָהחיישניםלְסַפֵּקדיוק גבוה על פני טווח רחב בהרבה והם פחות רגישים לשגיאות כתוצאה מלעיסה בינונית של אלקטרודות.

עבור תמיסות קשות, קורוזיביות או מוליכות מאוד, בהן אלקטרודות עלולות להתלכלך או להישחק, נכנסים לתמונה חיישנים אינדוקטיביים (טורואידליים). חיישנים ללא מגע אלה כוללים שני סלילים מלופפים בחוט, העטופים בפולימר עמיד. סליל אחד משרה לולאת זרם חשמלי בתמיסה, והסליל השני מודד את גודל הזרם, שהוא ביחס ישר למוליכות הנוזל. עיצוב זה עמיד ביותר מכיוון שאין חלקי מתכת חשופים לתהליך.

מדידות מוליכות וטמפרטורה

מדידות מוליכות תלויות במידה רבה בטמפרטורה. ככל שטמפרטורת הנוזל עולה, היונים שלו הופכים ניידים יותר, מה שגורם לעלייה במוליכות הנמדדת (לעתים קרובות בכ-2% לכל מעלות צלזיוס). כדי להבטיח שהמדידות מדויקות וניתנות להשוואה, יש לנרמל אותן לטמפרטורת ייחוס סטנדרטית, שהיא אוניברסלית.25°C.

מדי מוליכות מודרניים מבצעים תיקון זה באופן אוטומטי באמצעותמְשׁוּלָבטֶמפֶּרָטוּרָהחיישןתהליך זה, המכונה פיצוי טמפרטורה אוטומטי (ATC), מיישם אלגוריתם תיקון (כגון הנוסחה הליניאריתG25 = G_t/[1+α(T-25)]) כדי לדווח על המוליכות כאילו נמדדה ב-25 מעלות צלזיוס.

אֵיפֹה:

G₂ⅅ= מוליכות מתוקנת ב-25°C;

ג'יט= מוליכות גולמית נמדדת בטמפרטורת התהליךT;

T= טמפרטורת התהליך הנמדדת (ב-°C);

α (אלפא)= מקדם הטמפרטורה של התמיסה (לדוגמה, 0.0191 או 1.91%/°C עבור תמיסות NaCl).

מדידת מוליכות באמצעות חוק אוהם

חוק אוהם, אבן יסוד במדעי החשמל, מספק מסגרת מעשית לכימות המוליכות החשמלית (σ) של חומר. עיקרון זהקובע את המתאם הישיר בין מתח (V), זרם (I) והתנגדות (R)על ידי הרחבת חוק זה כך שיכלול את הגיאומטריה הפיזיקלית של חומר, ניתן לגזור את המוליכות הפנימית שלו.

הצעד הראשון הוא ליישם את חוק אוהם (R = V/I) על דגימת חומר ספציפית. זה דורש ביצוע שתי מדידות מדויקות: המתח המופעל על הדגימה והזרם הזורם דרכה כתוצאה מכך. היחס בין שני ערכים אלה מניב את ההתנגדות החשמלית הכוללת של הדגימה. עם זאת, התנגדות מחושבת זו ספציפית לגודל ולצורה של הדגימה. כדי לנרמל ערך זה ולקבוע את המוליכות הטבועה של החומר, יש לקחת בחשבון את ממדיו הפיזיים.

שני הגורמים הגיאומטריים הקריטיים הם אורך הדגימה (L) ושטח החתך שלה (A). אלמנטים אלה משולבים בנוסחה אחת: σ = L / (R^A).

משוואה זו מתרגמת ביעילות את התכונה המדידת והחיצונית של התנגדות לתכונה הבסיסית והפנימית של מוליכות. חשוב להכיר בכך שדיוק החישוב הסופי תלוי ישירות באיכות הנתונים הראשוניים. כל שגיאה ניסיונית במדידת V, I, L או A תפגע בתוקף המוליכות המחושבת.

כלים המשמשים למדידת מוליכות

בבקרת תהליכים תעשייתיים, טיפול במים וייצור כימי, מוליכות חשמלית אינה רק מדידה פסיבית; היא פרמטר בקרה קריטי. השגת נתונים מדויקים וחוזרים אינה מגיעה מכלי יחיד רב-תכליתי. במקום זאת, נדרשת בניית מערכת שלמה ומותאמת שבה כל רכיב נבחר למשימה ספציפית.

מערכת מוליכות חזקה מורכבת משני חלקים עיקריים: הבקר (המוח) והחיישן (החושים), ששניהם חייבים להיות נתמכים על ידי כיול ופיצוי נכונים.

1. הליבה: בקר המוליכות

המרכז המרכזי של המערכת הואהבאינטרנטבקר מוליכות, שעושה הרבה יותר מאשר רק להציג ערך. בקר זה משמש כ"מוח", מפעיל את החיישן, מעבד את האות הגולמי והופך את הנתונים לשימושיים. תפקידיו העיקריים כוללים את הדברים הבאים:

① פיצוי טמפרטורה אוטומטי (ATC)

מוליכות רגישה מאוד לטמפרטורה. בקר תעשייתי, כמו ה-SUP-TDS210-Bאו ה-דיוק גבוהSUP-EC8.0, משתמש באלמנט טמפרטורה משולב כדי לתקן אוטומטית כל קריאה בחזרה לתקן של 25 מעלות צלזיוס. זה חיוני לדיוק.

② יציאות ואזעקות

יחידות אלו מתרגמות את המדידה לאות 4-20mA עבור בקר PLC, או ממסרי טריגר עבור אזעקות ובקרת משאבת מינון.

③ ממשק כיול

הבקר מוגדר עם ממשק תוכנה לביצוע כיולים פשוטים ופשוטים.

2. בחירת החיישן הנכון

החלק הקריטי ביותר הוא הבחירה שאתם עושים בנוגע לחיישן (או גלאי), מכיוון שהטכנולוגיה שלו חייבת להתאים לתכונות הנוזל שלכם. שימוש בחיישן שגוי הוא הגורם מספר אחת לכשל במדידה.

עבור מערכות מים טהורים ו-RO (מוליכות נמוכה)

עבור יישומים כגון אוסמוזה הפוכה, מים מזוקקים או מי הזנה לדוד, הנוזל מכיל מעט מאוד יונים. כאן, חיישן מוליכות בעל שתי אלקטרודות (כגוןהSUP-TDS7001) היא הבחירה האידיאליתtoלִמְדוֹדמוליכות המיםהעיצוב שלו מספק רגישות ודיוק גבוהים ברמות מוליכות נמוכות אלו.

למטרות כלליות ומי שפכים (מוליכות בינונית עד גבוהה)

בתמיסות מלוכלכות, המכילות מוצקים מרחפים או בעלות טווח מדידה רחב (כמו מי שפכים, מי ברז או ניטור סביבתי), חיישנים נוטים להתלכלך. במקרה כזה, חיישן מוליכות בעל ארבע אלקטרודות כמוהSUP-TDS7002 הוא הפתרון העדיף. עיצוב זה מושפע פחות מהצטברות על משטחי האלקטרודה, ומציע קריאה רחבה, יציבה ואמינה הרבה יותר בתנאים משתנים.

עבור כימיקלים קשים ותרחיפים (אגרסיביים ומוליכות גבוהה)

בעת מדידת חומרים אגרסיביים, כגון חומצות, בסיסים או תרחיפים שוחקים, אלקטרודות מתכת מסורתיות יישחקו וייכשלו במהירות. הפתרון הוא חיישן מוליכות אינדוקטיבי (טורואידי) ללא מגע כמו...הSUP-TDS6012מערך. חיישן זה משתמש בשני סלילים ארוזים כדי לגרום ולמדוד זרם בנוזל מבלי שאף חלק מהחיישן נוגע בו. זה הופך אותו לחסין כמעט בפני קורוזיה, לכלוך ובלאי.

3. התהליך: הבטחת דיוק לטווח ארוך

אמינות המערכת נשמרת באמצעות תהליך קריטי אחד: כיול. בקר וחיישן, לא משנה כמה מתקדמים הם, חייבים להיבדק מוליָדוּעַהַפנָיָהפִּתָרוֹן(תקן מוליכות) כדי להבטיח דיוק. תהליך זה מפצה על כל סחיפה או לכלוך קלים של החיישן לאורך זמן. בקר טוב, כמוהSUP-TDS210-C, הופך את זה להליך פשוט ומונחה על ידי תפריטים.

השגת מדידת מוליכות מדויקת היא עניין של תכנון מערכת חכם. זה דורש התאמה של בקר חכם עם טכנולוגיית חיישנים שנבנתה עבור היישום הספציפי שלך.

מהו החומר הטוב ביותר להולכת חשמל?

החומר הטוב ביותר להולכת חשמל הוא כסף טהור (Ag), המתגאה במוליכות החשמלית הגבוהה ביותר מכל יסוד אחר. עם זאת, עלותו הגבוהה ונטייתו להתחמצן מגבילות את יישומו הנרחב. עבור רוב השימושים המעשיים, נחושת (Cu) היא הסטנדרט, מכיוון שהיא מציעה את המוליכות השנייה בטובה ביותר בעלות נמוכה בהרבה והיא גמישה מאוד, מה שהופך אותה לאידיאלית לחיווט, מנועים ושנאים.

לעומת זאת, זהב (Au), למרות היותו פחות מוליך מכסף ומנחושת כאחד, חיוני באלקטרוניקה עבור מגעים רגישים במתח נמוך מכיוון שיש לו עמידות מעולה בפני קורוזיה (אינרטיות כימית), המונעת הידרדרות של האות לאורך זמן.

לבסוף, אלומיניום (Al) משמש לקווי תמסורת למרחקים ארוכים במתח גבוה מכיוון שמשקלו הקל יותר ועלותו הנמוכה מציעים יתרונות משמעותיים, למרות מוליכותו הנמוכה יותר לפי נפח בהשוואה לנחושת.

יישומים של מוליכות

מוליכות חשמלית, כבעלת יכולת פנימית של חומר להעביר זרם חשמלי, היא תכונה בסיסית המניעה את הטכנולוגיה. יישומה משתרע על פני כל דבר, החל מתשתיות חשמל בקנה מידה גדול ועד לאלקטרוניקה בקנה מידה זעיר וניטור סביבתי. להלן יישומיו העיקריים שבהם תכונה זו חיונית:

חשמל, אלקטרוניקה וייצור

מוליכות גבוהה היא הבסיס לעולמנו החשמלי, בעוד שמוליכות מבוקרת היא קריטית לתהליכים תעשייתיים.

העברת כוח וחיווט

חומרים בעלי מוליכות גבוהה כמו נחושת ואלומיניום הם הסטנדרט לחיווט חשמלי וקווי חשמל למרחקים ארוכים. ההתנגדות הנמוכה שלהם ממזערת את ה-I²הפסדי חימום של R (ג'אול), מה שמבטיח העברת אנרגיה יעילה.

אלקטרוניקה ומוליכים למחצה

ברמה המיקרו, עקבות מוליכות על מעגלים מודפסים (PCB) ומחברים יוצרים את המסלולים לאותות. במוליכים למחצה, המוליכות של סיליקון מנוהלת (מסוממת) במדויק כדי ליצור טרנזיסטורים, הבסיס לכל המעגלים המשולבים המודרניים.

אלקטרוכימיה

תחום זה מסתמך על המוליכות היונית של אלקטרוליטים. עיקרון זה משמש כמנוע לסוללות, תאי דלק ותהליכים תעשייתיים כמו ציפוי אלקטרוליטי, זיקוק מתכות וייצור כלור.

חומרים מרוכבים

חומרי מילוי מוליכים (כמו סיבי פחמן או מתכת) מתווספים לפולימרים כדי ליצור חומרים מרוכבים בעלי תכונות חשמליות ספציפיות. אלה משמשים למיגון אלקטרומגנטי (EMI) להגנה על מכשירים רגישים ולהגנה מפני פריקה אלקטרוסטטית (ESD) בייצור.

ניטור, מדידה ואבחון

מדידת המוליכות היא קריטית לא פחות מהתכונה עצמה, ומשמשת ככלי אנליטי רב עוצמה.

ניטור איכות מים וסביבה

מדידת מוליכות היא שיטה עיקרית להערכת טוהר ומליחות המים. מאחר שמוצקים יוניים מומסים (TDS) מגבירים ישירות את המוליכות, חיישנים משמשים לניטור מי שתייה,לְנַהֵלשפכיםיַחַסולהעריך את בריאות הקרקע בחקלאות.

אבחון רפואי

גוף האדם פועל על סמך אותות ביו-אלקטריים. טכנולוגיות רפואיות כמו אלקטרוקרדיוגרפיה (א.ק.ג.) ואלקטרואנצפלוגרפיה (EEG) פועלות על ידי מדידת הזרמים החשמליים הזעירים המועברים על ידי יונים בגוף, ומאפשרות אבחון של מצבים לבביים ונוירולוגיים.

חיישני בקרת תהליכים

בכימיקליםומָזוֹןייצורחיישני מוליכות משמשים לניטור תהליכים בזמן אמת. הם יכולים לזהות שינויים בריכוז, לזהות ממשקים בין נוזלים שונים (למשל, במערכות ניקוי במקום), או להתריע מפני זיהומים וזיהום.

שאלות נפוצות

שאלה 1: מה ההבדל בין מוליכות להתנגדות?

א: מוליכות (σ) היא יכולתו של חומר לאפשר זרם חשמלי, הנמדדת בסימנס למטר (S/m). התנגדות (ρ) היא יכולתו להתנגד לזרם, הנמדדת באוהם-מטר (Ω⋅m). אלו הן מספרים מתמטיים הדדיים ישירים (σ=1/ρ).

שאלה 2: מדוע למתכות יש מוליכות גבוהה?

א: מתכות משתמשות בקשר מתכתי, שבו אלקטרונים ערכיים אינם קשורים לאטום בודד. זה יוצר "ים של אלקטרונים" לא-לוקליזציה הנע בחופשיות דרך החומר, ויוצר בקלות זרם כאשר מופעל מתח.

שאלה 3: האם ניתן לשנות את המוליכות?

א: כן, מוליכות רגישה מאוד לתנאים חיצוניים. הגורמים הנפוצים ביותר הם טמפרטורה (עלייה בטמפרטורות מקטינה את המוליכות במתכות אך מגבירה אותה במים) ונוכחות של זיהומים (אשר משבשים את זרימת האלקטרונים במתכות או מוסיפים יונים למים).

שאלה 4: מה הופך חומרים כמו גומי וזכוכית למבודדים טובים?

א: לחומרים אלה יש קשרים קוולנטיים או יוניים חזקים שבהם כל האלקטרונים הערכיים מוחזקים היטב. בהיעדר אלקטרונים חופשיים לנוע, הם אינם יכולים לתמוך בזרם חשמלי. מצב זה מכונה "פער אנרגיה" גדול מאוד.

שאלה 5: כיצד מודדים מוליכות במים?

א: מד מודד מוליכות יונית ממלחים מומסים. החיישן שלו מפעיל מתח AC על המים, מה שגורם ליונים מומסים (כמו Na+ או Cl−) לנוע וליצור זרם. המד מודד זרם זה, מתקן אוטומטית את הטמפרטורה ומשתמש ב"קבוע התא" של החיישן כדי לדווח על הערך הסופי (בדרך כלל ב-μS/cm).