電導率
電導率（electrical conductivity）或比電導（specific conductance），又譯電傳導性、電導係數，是表示物質傳輸電流能力強弱的一種測量值。當施加電壓於導體的兩端時，其電荷載子會呈現朝某方向流動的行為，因而形成電流。電導率 是以歐姆定律定義為電流密度 和電場強度 的比率：
- 。
有些物質會有異向性 (anisotropic) 的電導率，必需用 3 X 3 矩陣來表達（使用數學術語，第二階張量，通常是對稱的）。
電導率是電阻率 的倒數。在國際單位制中的單位是西門子/公尺 (S·m-1)：
- 。
電導率儀 (electrical conductivity meter) 是一種是用來測量溶液電導率的儀器。
電傳導性
[編輯]電傳導性 (electric conductivity) 是物質可以傳導電子的性質。按物質是否具有電傳導性，可把物質分為導體、半導體和絕緣體。
- 導體：金屬、電解質溶液，一般有很高的電導率，很低的電阻率。
- 絕緣體：像玻璃、乾燥的木材、塑料、橡膠或真空這類物質的電導率很低，電阻率很高。
- 半導體：電導率在導體和絕緣體之間。在不同的狀況下，電導率會有很大的變化。例如，暴露於電場或某種頻率的光波，最重要地，溫度和半導體材料的成份。
固態半導體的摻雜程度會造成電導率很大的變化。增加摻雜程度會造成高電導率。水溶液的電導率高低跟其內含溶質鹽的濃度有關，或其它會分解為電解質的化學雜質。水樣本的電導率是測量水的含鹽成分、含離子成分、含雜質成分等等的重要指標。水越純淨，電導率越低（電阻率越高）。水的電導率時常以電導係數來紀錄；電導係數是水在 25°C 溫度的電導率。
一些物質的電導率
[編輯]| 物質 | 電導率
(S·m-1) |
溫度
(°C) |
註記 |
|---|---|---|---|
| 銀 | 63.01 × 106 | 20 | 所有金屬中電導率（以及熱導率）最高的物質 |
| 銅 | 59.6 × 106 | 20 | |
| 退火 銅 | 58.0 × 106 | 20 | 一般是指 100% IACS 或 100% 國際退火銅標準 |
| 金 | 45.2 × 106 | 20 | 時常用為電路板或電子元件的電連接器 (electrical connector) 材料 |
| 鋁 | 37.8 × 106 | 20 | |
| 海水 | 4.788 | 20 | 在平均鹽度為 4.8(S·m-1) ，溫度為 20(°C) 狀況的平均電導率。詳細資料請參閱英國國家物理實驗室的 國家標準資料[永久失效連結] |
| 飲用水 | 0.0005 至 0.05 | 這是一般高品質飲用水的電導率值域，並不是水品質指標 | |
| 去離子水 | 5.5 × 10-6[1] | 假若水內不含氣體，則改變數值為 1.2 × 10-4[1] |
複電導率
[編輯]假若物質處於隨時間而變的電場，則電導率為複數（對於各向異性物質，電導率為複矩陣），稱為導納率 (admittivity) 。這方法可以應用於電阻抗斷層成像 (electrical impedance tomography) ，一種工業或醫學成像。
另外一種計算交流的方法使用實值的電導率（跟時間有關）和實值的電容率。電導率越大，物質會越快吸收交流訊號，物質越不透明。
電導率與溫度的關係
[編輯]電導率與溫度緊密相關。金屬的電導率隨著溫度的增高而降低。半導體的電導率隨著溫度的增高而增高。在一段溫度值域內，電導率可以被近似為與溫度成正比。為了要比較物質在不同溫度狀況的電導率，必須設定一個共同的參考溫度。電導率與溫度的相關性，時常可以表達為，電導率對上溫度線圖的斜率，用方程式寫為
- ；
其中， 是參考溫度， 是測量溫度， 是物質的電導率， 是物質在參考溫度的固定參考電導率（通常在室溫）， 是物質的溫度補償斜率。
最常見的水的溫度補償斜率大約為 2 %/°C 。但是，它可以在 (1 to 3) %/°C 值域之間。這數值與地球化學有關，可以很容易地在實驗室裡測量出來。
在非常低溫的狀況（在絕對零度附近），有些物質的電導率會變得非常高。稱這現象為超導現象。
參考文獻
[編輯]- ^ 1.0 1.1 參閱 J. Phys. Chem. B 2005, 109, 1231-1238 特別是第 1235 頁。請注意，這資料的數值單位是 S/cm，不是 S/m，兩者相差 100 倍。
