Τρεις τύποι αγωγιμότητας

Η αγωγιμότητα είναι η διαδικασία με την οποία κάτι, όπως η θερμότητα ή το ηλεκτρικό ρεύμα, μετακινείται μέσω μιας ουσίας στην άλλη. Μία από τις ουσίες ή τα αντικείμενα παραμένει στάσιμη καθ 'όλη τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, αλλά επηρεάζεται ακόμη από τη διαφορά θερμοκρασίας, ενέργειας ή θερμότητας της άλλης ουσίας.

Η ηλεκτρική αγωγή αναφέρεται στην ικανότητα ενός υλικού να μεταφέρει ηλεκτρικό ρεύμα. Η αγωγιμότητα καθορίζεται από το πόσο πυκνό ένα αντικείμενο συγκρίνεται με την ισχύ του ηλεκτρικού πεδίου που μπορεί να διατηρήσει. Τα μέταλλα είναι ουσίες με υψηλό επίπεδο αγωγιμότητας (επίσης γνωστές ως αγωγός) καθώς εμφανίζουν ελάχιστη αντίσταση σε ηλεκτρικό φορτίο. Οι μονωτές, όπως το γυαλί, είναι υλικά που είναι ανθεκτικά σε ηλεκτρικά φορτία. Οι τηλεοράσεις, τα ραδιόφωνα και οι υπολογιστές είναι παραδείγματα εφευρέσεων που βασίζονται στο ρεύμα που παρέχεται από την ηλεκτρική αγωγιμότητα.

Όπου η ηλεκτρική αγωγή αναφέρεται σε μεταφορά ή ηλεκτρικό ρεύμα, η αγωγή θερμότητας αναφέρεται σε μεταφορά ενέργειας, συγκεκριμένα θερμική ενέργεια. Η αγωγή θερμότητας καλείται μερικές φορές θερμική αγωγή. Η ενέργεια μεταφέρεται εντός ενός σταθερού αντικειμένου ως αποτέλεσμα της αλλαγής της θερμοκρασίας σε μέρη ενός υλικού το ένα δίπλα στο άλλο. Η ενέργεια θα κινηθεί γρήγορα ή αργά ανάλογα με το τι είναι το αντικείμενο, πόσο μεγάλο είναι και, το πιο σημαντικό, η κλίση της θερμοκρασίας. Η κλίση θερμοκρασίας αναφέρεται στον ρυθμό και την κατεύθυνση με την οποία η θερμοκρασία αλλάζει από ένα συγκεκριμένο σημείο σε άλλο σημείο. Τα διαμάντια και ο χαλκός είναι υλικά με υψηλή θερμική αγωγιμότητα.

Η φωτοαγωγιμότητα συμβαίνει όταν ένα υλικό απορροφά ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, με αποτέλεσμα την αλλαγή της ηλεκτρικής αγωγιμότητας της ουσίας. Η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία μπορεί να προκληθεί από κάτι τόσο απλό όσο ένα φως που λάμπει σε έναν ημιαγωγό ή κάτι τόσο περίπλοκο όσο ένα υλικό που εκτίθεται σε ακτινοβολία γάμμα. Όταν συμβαίνει το ηλεκτρομαγνητικό συμβάν, ο αριθμός των ελεύθερων ηλεκτρονίων αυξάνεται, όπως και ο αριθμός των οπών ηλεκτρονίων, αυξάνοντας έτσι την ηλεκτρική αγωγιμότητα του αντικειμένου. Οι κοινές εφαρμογές φωτοαγωγιμότητας περιλαμβάνουν μηχανές αντιγραφής, ηλιακούς συλλέκτες και εξοπλισμό ανίχνευσης υπερύθρων.

Οι μαθηματικοί νόμοι αφορούν τόσο την ηλεκτρική αγωγιμότητα (νόμος του Ohm) όσο και την αγωγιμότητα θερμότητας (νόμος του Fourier). Ο νόμος του Ohm δείχνει πώς σχετίζονται η τάση (V), το ρεύμα (I) και η αντίσταση (R). Ο νόμος του Ohm μπορεί να εκφραστεί με πολλούς διαφορετικούς τρόπους, συμπεριλαμβανομένου του V = IR, που σημαίνει ότι η τάση είναι ίση με το ρεύμα πολλαπλασιαζόμενο με την αντίσταση. Ο νόμος του Fourier δείχνει ότι η θερμική ενέργεια μετακινείται από θερμότερα υλικά σε ψυχρότερα υλικά. Ο νόμος του Fourier μπορεί να γραφτεί ως q = k A dT / s. Σε αυτήν την εξίσωση, το q αναφέρεται στο ρυθμό αγωγής θερμότητας, το Α είναι η περιοχή μεταφοράς θερμότητας, το k είναι το υλικό θερμική αγωγιμότητα, dT είναι η διαφορά θερμοκρασίας σε όλο το υλικό και το s αναφέρεται στο πόσο παχύ είναι το υλικό είναι.