Drei Arten der Leitung

Leitung ist der Vorgang, bei dem sich etwas wie Wärme oder elektrischer Strom durch eine Substanz zu einer anderen bewegt. Einer der Stoffe oder Gegenstände bleibt während dieses Prozesses stationär, wird aber dennoch von der Temperatur-, Energie- oder Wärmedifferenz des anderen Stoffes beeinflusst.

Elektrische Leitung bezieht sich auf die Fähigkeit eines Materials, elektrischen Strom zu übertragen. Die Leitfähigkeit wird dadurch bestimmt, wie dicht ein Objekt im Vergleich zur Stärke des elektrischen Felds ist, das es aufrechterhalten kann. Metalle sind Stoffe mit hoher Leitfähigkeit (auch Leiter genannt), da sie einer elektrischen Ladung einen geringen Widerstand entgegensetzen. Isolatoren wie Glas sind Materialien, die gegen elektrische Ladungen beständig sind. Fernseher, Radios und Computer sind Beispiele für Erfindungen, die auf dem Strom beruhen, der durch elektrische Leitung bereitgestellt wird.

Wo sich elektrische Leitung auf eine Übertragung oder elektrischen Strom bezieht, bezieht sich Wärmeleitung auf eine Übertragung von Energie, insbesondere thermischer Energie. Wärmeleitung wird manchmal als Wärmeleitung bezeichnet. Die Energieübertragung erfolgt innerhalb eines ruhenden Objekts durch eine Temperaturänderung in aneinander angrenzenden Materialteilen. Die Energie bewegt sich schnell oder langsam, je nachdem, woraus das Objekt besteht, wie groß es ist und vor allem vom Temperaturgradienten. Der Temperaturgradient bezieht sich auf die Geschwindigkeit und Richtung, in der sich die Temperatur von einem bestimmten Punkt zu einem anderen ändert. Diamanten und Kupfer sind Materialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit.

Photoleitfähigkeit tritt auf, wenn ein Material elektromagnetische Strahlung absorbiert, was zu einer Änderung der elektrischen Leitfähigkeit des Stoffes führt. Die elektromagnetische Strahlung kann durch etwas so Einfaches wie Licht, das auf einen Halbleiter fällt, oder etwas so Komplexes wie ein Material, das Gammastrahlung ausgesetzt wird, verursacht werden. Wenn das elektromagnetische Ereignis eintritt, erhöht sich die Anzahl der freien Elektronen sowie die Anzahl der Elektronenlöcher, wodurch die elektrische Leitfähigkeit des Objekts erhöht wird. Zu den üblichen Anwendungen der Photoleitfähigkeit gehören Kopiergeräte, Sonnenkollektoren und Infrarot-Erfassungsgeräte.

Mathematische Gesetze beziehen sich sowohl auf die elektrische Leitung (Ohmsches Gesetz) als auch auf die Wärmeleitung (Fouriersches Gesetz). Das Ohmsche Gesetz zeigt, wie Spannung (V), Strom (I) und Widerstand (R) zusammenhängen. Das Ohmsche Gesetz kann auf verschiedene Arten ausgedrückt werden, einschließlich V = IR, was bedeutet, dass die Spannung gleich dem Strom multipliziert mit dem Widerstand ist. Das Fouriersche Gesetz zeigt, dass sich Wärmeenergie von wärmeren Materialien zu kühleren Materialien bewegt. Das Fouriersche Gesetz kann geschrieben werden als q = k A dT / s. In dieser Gleichung bezieht sich q auf die Wärmeleitungsrate, A ist die Wärmeübertragungsfläche, k ist die des Materials Wärmeleitfähigkeit, dT ist der Temperaturunterschied über das Material und s bezieht sich auf die Dicke des Stoff ist.