物性讲义(电导3)

化学物质电导率
（最新版）
目录
1.化学物质电导率的定义
2.影响化学物质电导率的因素
3.化学物质电导率的应用
正文
化学物质的电导率是指化学物质导电的能力，是描述化学物质中电子流动的一种物理性质。

电导率通常用希腊字母σ表示，单位是西门子每米（S/m）。

电导率和电阻率是相反的概念，电阻率越高，电导率越低。

影响化学物质电导率的因素主要有以下几点：
首先，化学物质的结构和组成对其电导率有重要影响。

例如，金属元素的电导率通常很高，因为它们的原子结构中存在大量的自由电子。

而非金属元素，如碳、硅等，它们的电导率相对较低，因为它们的原子结构中没有足够的自由电子。

其次，温度也会影响化学物质的电导率。

一般来说，随着温度的升高，电导率也会增加。

这是因为温度的升高会增加原子中的热运动，使得电子更容易从一个能级跃迁到另一个能级，从而增加电导率。

此外，化学物质的电导率还会受到其物理形态的影响。

例如，金属在固态时具有很高的电导率，但在液态时电导率会大大降低。

化学物质的电导率在许多领域都有应用，如电子工业、金属冶炼、化学反应等。

在电子工业中，高电导率的材料被广泛用于制造电子器件，如导线、电缆、电极等。

在金属冶炼中，电导率可以用来监测金属的纯度和熔融程度。

在化学反应中，电导率可以用来研究离子的传输和反应速率等。

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物质的电导和电阻知识点总结在物理学中，物质的电导和电阻是重要的概念。

它们用于描述物质对电流的导电性和阻碍电流流动的程度。

本文将对物质的电导和电阻进行知识点总结。

一、电导（Conductivity）电导是指物质导电性的度量，它与物质的电阻（Resistance）有着密切的关系。

在电导中，常常使用电导率（Conductivity）这一物理量来描述物质的导电性能。

电导率的定义如下：电导率（σ） = 1 / 电阻（R）电导率的单位是西门子/米（S/m）。

如果一个物质的电导率较高，意味着它对电流的导电性较好；反之，如果电导率较低，则表示该物质对电流的导电性较差。

实际上，电导率与物质的本征电导性质和物质的几何形状都有关系。

对于均质导体而言，电导率只与物质自身的导电性质有关；而对于非均质导体，则还与物质的形状和结构有关。

二、电阻（Resistance）电阻是指物质对电流流动的阻碍程度。

按照欧姆定律（Ohm's Law），电阻与电流（I）和电压（V）之间存在如下关系：电阻（R）= 电压（V）/ 电流（I）电阻的单位是欧姆（Ω）。

电阻的值越大，表示物质对电流的阻碍越强；反之，电阻值越小，表示物质对电流的阻碍越弱。

不同物质的电阻值是不同的，这是因为不同物质具有不同的导电性质。

例如，金属常常具有很低的电阻，因此是较好的导体；而绝缘体则具有很高的电阻，从而对电流的传导起到阻碍作用。

三、电阻与电导的关系电导和电阻是相互关联的概念，它们之间存在以下关系：电导率（σ）= 1 / 电阻（R）由此可见，电导率和电阻是互为倒数的关系。

如果两个物质的电阻分别为R₁和R₂，那么它们的电导率分别为1/R₁和1/R₂，大的电阻对应小的电导率，小的电阻对应大的电导率。

四、温度对电导和电阻的影响在理想情况下，电导率是不随温度变化的。

但在实际应用中，很多物质的电导率和电阻会随温度的变化而发生改变。

对于金属来说，它们的电导率在一定温度范围内基本保持不变，但随着温度升高，电导率会略微下降。

物质中的电导特性物质中的电导特性是指物质对电流的导电能力，是电学中一个重要的概念。

不同的物质具有不同的电导特性，这对于电学理论的研究和应用有着重要的影响。

本文将从不同角度探讨物质中的电导特性。

一、电导特性的定义与单位电导特性指的是物质对电流的导电能力。

它是用来描述物质电导率的一个物理量。

电导率（conductivity）是指单位体积内导体两个相距为1米的平行导线间跨过的电荷量与导线间的电压之比。

电导特性的单位是西门子/米（S/m）。

二、电导特性与导体、绝缘体、半导体的关系根据物质在电流通过时的电导特性，可以将物质分为导体、绝缘体和半导体三类。

1. 导体（Conductor）导体是能够良好传导电流的物质，其电导特性较好。

导体中，由于自由电子的存在，电荷载流子能够自由移动，从而形成电流。

金属是典型的导体，金属中的自由电子能够快速移动。

导体的电阻较小，电阻和温度成正比。

导体常常被用作电线、电缆等导电材料。

2. 绝缘体（Insulator）绝缘体是电导特性非常差的物质。

绝缘体中，电荷载流子的运动受到很大的限制，导致电流无法通过。

绝缘体常用于隔离导体，防止电流泄露和电击等危险情况的发生。

常见的绝缘体有橡胶、塑料等。

3. 半导体（Semiconductor）半导体是介于导体和绝缘体之间的一类物质。

它的电导特性介于导体和绝缘体之间，具有一定的导电能力，但比导体差。

半导体在一些特殊条件下，例如施加电场或加热等，能够增强其电导特性。

因此，半导体的导电性质是可调控的。

半导体在电子学领域有着广泛的应用，如集成电路等。

三、影响电导特性的因素物质中的电导特性受到多种因素的影响，以下是影响电导性的几个重要因素：1. 导体材料不同的导体材料具有不同的电导特性。

金属通常能够良好导电，而一些合金或化合物的电导性就较差。

2. 导体尺寸导体的尺寸对其电导特性也有影响。

一般来说，导体的截面积越大，电导特性越好。

3. 温度温度是影响导体电导特性的重要因素之一。

物理化学电导、电导率及摩尔电导率Array1.什么是电导，电导率，摩尔电导率，三者定义式如何书写？2.描述导体导电能力的物理量有哪些？3.如何测量电导？4.如何计算电导率、摩尔电导率？5.如何求电导池系数？1、电导 电导、电导率、摩尔电导率定义一sA l R ρ= 电导 单位为 （西门子siemens ）， 。

G S 111-Ω=S RG 1=R G 电导 为电阻的倒数。

电导、电导率、摩尔电导率都是描述导体导电能力大小的物理量。

2、电导率物理意义：相距单位长度、单位面积的两平行板电极 间充满电解质溶液时的电导，单位 S ·m -1。

ρκ1=电导率κ即为电阻率ρ的倒数。

m cκΛ=3、摩尔电导率 相距1m的两个平行电极之间含有1mol 电解质溶液，溶液所具有的电导。

S·m 2·mol -1Λm—mol·m -3S·m -1mΛWheatstone Bridge测定时，接通电源，选择一定电阻的R2，移动接触点C，直到检流计G显示为零，此时电桥平衡。

4321R R R R =电导的测定二11R G =根据ss A l R A l G ⨯=⨯=1κ 欲求得某一电导池的电导池系数，方法是用一已知电导率的溶液注入该电导池，测得其电阻，即可求出K cell 。

电导率计算三Rcell K =κ定义:电导池系数,单位 m -1 。

Rκ=cell K Rcell K =κcm κ=Λmol·m -3已知待测例题PPT 模板下载：/moban/ 行业PPT 模板：/hangye/ 节日PPT 模板：/jieri/ PPT 素材下载：/sucai/PPT 背景图片：/beijing/ PPT 图表下载：/tubiao/ 优秀PPT 下载：/xiazai/ PPT 教程： /powerpoint/ Word 教程： /word/ Excel 教程：/excel/ 资料下载：/ziliao/ PPT 课件下载：/kejian/ 范文下载：/fanwen/ 试卷下载：/shiti/ 教案下载：/jiaoan/ 字体下载：/ziti/谢谢观看。

介电强度Dielectric Strength介质的介电强度(击穿电场强度)电介质在强电场作用下，当电场强度超过某一临界值，介质由介电状态变为导电状态，这种现象称为介质的击穿，相应的临界电场强度称为介电强度。

b b U E d kV/mm Breakdown对于凝聚态绝缘体，通常的E b ～106V/cm10-2V/A介质击穿的主要类型✓电击穿✓热击穿电击穿电击穿，有时称为本征介电强度。

当结构内的电子受电场作用而加速到一定速度，以致通过碰撞而释放出附加的电子所产生的击穿现象。

从理论上可分为本征电击穿理论“雪崩”电击穿理论本征电击穿理论电子加速运动(动能)与晶格振动的相互作用，把能量传递给晶格。

当其处于平衡时，介质中有稳定的电导，若电子能量大到一定值而破坏平衡，电导由稳定态变为非稳定态。

A 表示单位时间内从电场获得的能量τ=*m E e A 22)U ,E (A )tU (A E =∂∂=E —电场强度；—松弛时间(与电子能量U 有关) B 表示电子与晶格振动相互作用时单位时间内能量的损失，晶格振动与温度有关B U t B T U L ==()(,)∂∂0平衡时，A(E,U)=B(T 0,U) τ当E 上升到使平衡破坏时，碰撞电离过程便立即发生晶格温度（电子平均自由行程时间）根据本征击穿模型：击穿强度与试样形状或者试样厚度无关!“雪崩”电击穿理论晶格的破坏过程，碰撞电离后的自由电子的倍增，产生雪崩现象。

以碰撞电离后自由电子数倍增到一定值作为电击穿判据。

“四十代理论”：定性解释了薄层介质具有较高击穿强度的原因。

通过估算：由阴极出发的初始电子，在其向阳极运动的过程中，1cm 内的电离次数达到40次，介质便击穿。

电击穿特征电击穿是瞬时完成的，10-7～10-8秒；低温下可产生，在一定温度范围内与温度无关。

热击穿电导产生的局部过热而引起的击穿。

电能损耗使温度上升并使局部电导率增加，产生电流通道，局部熔融或气化而破坏。

介质损耗 Dielectric Loss介质损耗的形式介质加电场通过的电流：C P RI I I I =++ 电容电流—几何电容充电电流，不损耗能量。

I C介质极化过程的建立，即松弛极化所造成的电流， 引起损耗为极化损耗。

I P介质电导(漏导)造成的电流引起损耗，为电导损 耗。

I R复介电常数(Complex Dielectric Constant)平行板真空电容器dAC 00ε=加上交流电压U ＝U 0e i ωt ，则极板上电荷Q ＝C 0 UUC i e U C i dtdQ I 0ti 00ω=ω==ω在外电路上的电流： 电流与电压的相位差90︒嵌入理想绝缘、非极性电介质在外电路上的电流：电流与电压的相位差仍为 90︒C ＝εr C 0ICU i dtQ d I r ε=ω='=' 嵌入弱电导或极性电介质C ＝εr C 0电流与电压的相位差≠90︒，有电导分量GU (G ：电导)U)G C i (GU CU i I +ω=+ω=Vi ωCUVi ωCUGUδ90︒电容器电流与电压的关系理想电容器非理想电容器d A G σ=dA C ε=U)G C i (I +ω=E)i (J σ+ωε=， 电流密度可从 J=σ*E 引出复电导率 σ*：可从 J=i ωε*E 定义复介电常数 ε* ： σ+ωε=σi *ωσ-ε=ωσ=εi i **ε*、 σ*：与ω有关 跟恒定电场中的有本质区别静态介电系数稳态电导率电容项损耗项=ω==δC G I I tg CG ε''ε''-ε'=εi *实部 虚部损耗角正切rr tg ε'ε''=ε'ε''≡δ损耗引子 Loss factor用tg δ值来研究电解质损耗的优点：tg δ、ε同时直接测量得到。

如：电桥法、谐振法 tg δ与试样大小、形状无关，为电介质自身属性，远比ε敏感。

电子电导的特征1正方向。

∑−=i i i T B A exp(σ南航材料学院 王寅岗5.1 材料的电导（29）1、电子迁移率 根据量子力学理论：2π d 2 E dk a= × 2 × h dk dt由于晶体中的共有化电子在每一个能带内能量变化几乎是连 续的，所以它与自由电子运动具有一定的相似性，故仿照自 由电子的运动形式，写出其加速度a与电场力eE0的关系。

4π 2 d 2 E a = eE0 × 2 × 2 h dk及2 2 h d E −1 m* = ( ) 2 2 4π dk式中，m*定义为电子的有效质量，则晶体中电子的运动状态 也可写成F＝m*a的形式。

F为外力，这是指电场力eE0。

31南航材料学院 王寅岗5.1 材料的电导（30）对自由电子，m*＝me； 对晶体中的电子，m*≠me，m*决定于 能态（电子与晶格的相互作用强度），如图 所示。

在第1区，E与k符合抛物线关系，属 于自由电子的性质，即经典现象，在这一区 的底部附近，m*＝me；在第Ⅱ区，曲线的 曲率 d2E ／ dk2 为负值，因而有效质量是负 的，即价带（满带）顶部附近电子的有效质 量是负的；第Ⅲ区为禁带；第Ⅳ区，曲线曲 率是正的因而有效质量是正的，而且由于Ⅳ 区曲线的曲率比Ⅰ区的大，所以有效质量比 Ⅰ区小，此区的电子称为“轻电子”。

大多数 导体，由于价带只是一部分充满，所以 m* ＝ me ；半导体和绝缘体以及部分导体，由 于价带充满或几乎充满，因而m*≠me。

一维周期场中 电子能量E与波数k的关系32南航材料学院 王寅岗5.1 材料的电导（31）必须指出，晶格中的电子的有效质量与自由电子真实 质量不同的地方在于，有效质量已将晶格场对电子的作用 包括在内了，使得外力（电场力）与电子加速度之间的关 系可以简单地表示为F＝m*a的形式，这样我们就可避免对 晶格场的复杂作用的讨论，从而把问题简化。