Conducibilità elettrica

Article on other languages:

del.icio.us del.icio.us
Digg Digg
Furl Furl
Reddit Reddit
Rojo Rojo
Add to OnlyWire

Si definisce conducibilità elettrica (specifica) o conduttività (γ) la conduttanza elettrica riferita ad una unità dimensionale di conduttore. È l'inverso della resistività elettrica e la sua unità di misura è il siemens su metro (S/m). È anche il rapporto tra la densità di corrente elettrica e l'intensità di un campo elettrico. Spesso viene indicata anche con la lettera σ.

\gamma = \rho^{-1}={l\over {R \cdot A}}

dove

ρ è la resistività (misurata in ohm metro)
R è la resistenza elettrica di un campione uniforme del materiale (misurata in ohm)
l è la lunghezza del campione (misurata in metri)
A è l'area della sezione del campione (misurata in metri quadrati)

Un conduttore, per esempio un metallo, ha alta conduttività, un isolante come il vetro o il vuoto ha bassa conduttività. Un semiconduttore ha una conduttività che varia a causa di differenti condizioni, come variazioni anche ridotte di temperatura, esposizione del materiale a campi elettrici o a determinate frequenze di radiazioni elettromagnetiche.

Conduttività dei metalli

La conduttività nei metalli varia in funzione della temperatura e un aumento di questa porta ad una diminuzione della conducibilità perché i portatori di carica (gli elettroni) risentono di una diminuzione della mobilità a causa dell'aumento di vibrazioni reticolari all'interno del materiale. Secondo il Modello di Drude l'andamento della conduttività del metallo in funzione della temperatura è

\gamma ={{N e^2 \tau}\over {m}}

dove

N è il numero di elettroni
e è la carica dell'elettrone
τ è il tempo che intercorre tra due urti elettrone-nucleo
m è la massa dell'elettrone

La principale dipendenza della conduttività dalla temperatura secondo questo modello è riconducibile al parametro τ, che è approssimabile con il rapporto tra la distanza interatomica e la velocità termica della particella:

\tau ={l\over \nu_{{term}}}, \quad \nu_{{term}}=\sqrt{{3 k_B T}\over m}

Tuttavia l'andamento osservato sperimentalmente è diverso perché nei metalli reali sono sempre presenti delle imperfezioni del reticolo che ne discostano il comportamento da quello ideale (perfettamente regolare) ed inoltre non tutti gli elettroni contribuiscono alla circolazione di carica elettrica:

\gamma \propto \left\{\begin{matrix} {1 \over T}, & \mbox{alte }T \\ {1 \over {T^5 + \alpha N_{{imp}}}}, & \mbox{basse }T\end{matrix}\right.

dove

N(imp) è il numero di impurezze e difetti nel reticolo
αe è una costante di proporzionalità

Per ricavare un modello più preciso e necessario tener conto anche delle ipotesi della meccanica quantistica relativamente agli stati nel quale possono trovarsi gli elettroni e della meccanica statistica per quanto riguarda le distribuzioni energetiche delle particelle, come nel cosiddetto modello di Sommerfeld. Secondo il quale:

\gamma ={1\over 3} e^2 g(E_F) f(E_F;T) \tau v_F^2

dove

g è il numero di stati elettronici (densità) per energia
f è la distribuzione di Fermi-Dirac
τ è il tempo tra due urti (in questo caso quantistici)
v è la velocità dell'elettrone
il pedice F è relativo alle energia e velocità massime consentite dette di Fermi.

Conduttività relativa

In alcuni ambiti tecnici e scientifici per un conduttore si usa la conduttività relativa, che si indica con σr. Si prende come riferimento la conduttività del rame:

σCu = 5,8×107 S/m

Quindi per calcolare la conducibilità di un materiale:

σ = σr σCu

Voci correlate

Estratto da "http://it.wikipedia.org/wiki/Conduttivit%C3%A0_elettrica"

This article is from Wikipedia. All text is available under the terms of the GNU Free Documentation License.

Giant Panda

Mercedes Car
James Bond Guide
This site monitored by SitePinger.net