Trīs vadīšanas veidi

Vadīšana ir process, kurā kaut kas, piemēram, siltums vai elektriskā strāva, caur vienu vielu pārvietojas uz citu vielu. Viena no vielām vai priekšmetiem šajā procesā paliek nekustīga, tomēr to joprojām ietekmē otras vielas temperatūras, enerģijas vai siltuma atšķirība.

Elektriskā vadīšana attiecas uz materiāla spēju pārnest elektrisko strāvu. Vadītspēju nosaka tas, cik blīvs ir objekts, salīdzinot ar elektriskā lauka stiprumu, ko tas spēj uzturēt. Metāli ir vielas ar augstu vadītspējas līmeni (pazīstams arī kā vadītājs), jo tiem ir minimāla izturība pret elektrisko lādiņu. Izolatori, piemēram, stikls, ir materiāli, kas ir izturīgi pret elektrisko lādiņu. Televizori, radioaparāti un datori ir tādu izgudrojumu piemēri, kuri paļaujas uz elektrības vadīšanas nodrošināto strāvu.

Ja elektrovadītspēja attiecas uz pārnesi vai elektrisko strāvu, siltuma vadīšana attiecas uz enerģijas, īpaši siltumenerģijas, nodošanu. Siltuma vadīšanu dažreiz sauc par siltuma vadīšanu. Enerģija tiek pārnesta stacionārā objektā temperatūras izmaiņu rezultātā viena otrai blakus esošās materiāla daļās. Enerģija pārvietosies ātri vai lēnām atkarībā no tā, no kā sastāv objekts, cik liels tas ir un, pats galvenais, no temperatūras gradienta. Temperatūras gradients attiecas uz ātrumu un virzienu, kādā temperatūra mainās no konkrēta punkta uz citu punktu. Dimanti un varš ir materiāli ar augstu siltuma vadītspēju.

Fotovadītspēja rodas, kad materiāls absorbē elektromagnētisko starojumu, kā rezultātā mainās vielas elektrovadītspēja. Elektromagnētisko starojumu var izraisīt kaut kas tik vienkāršs kā gaisma, kas spīd uz pusvadītāja, vai kaut kas tik sarežģīts kā materiāls, kas pakļauts gamma starojumam. Kad notiek elektromagnētiskais notikums, palielinās brīvo elektronu skaits, tāpat kā elektronu atveru skaits, tādējādi palielinot objekta elektrisko vadītspēju. Kopējās fotovadītspējas lietojumprogrammas ietver kopēšanas mašīnas, saules baterijas un infrasarkano staru noteikšanas iekārtas.

Matemātiskie likumi attiecas gan uz elektrovadītspēju (Ohma likums), gan uz siltuma vadīšanu (Furjē likums). Ohma likums parāda, kā ir saistīti spriegums (V), strāva (I) un pretestība (R). Ohma likumu var izteikt vairākos dažādos veidos, ieskaitot V = IR, kas nozīmē, ka spriegums ir vienāds ar strāvu, kas reizināta ar pretestību. Furjē likums rāda, ka siltuma enerģija pāriet no siltākiem materiāliem uz vēsākiem materiāliem. Furjē likumu var uzrakstīt kā q = k A dT / s. Šajā vienādojumā q attiecas uz siltuma vadīšanas ātrumu, A ir siltuma pārneses laukums, k ir materiāla siltuma vadītspēja, dT ir materiāla temperatūras starpība un s norāda uz biezumu materiāls ir.