Tre typer av ledning

Ledning är den process genom vilken något, såsom värme eller en elektrisk ström, rör sig genom ett ämne till ett annat ämne. Ett av ämnena eller föremålen förblir stillastående under hela denna process, men ändå påverkas det fortfarande av skillnaden i temperatur, energi eller värme hos det andra ämnet.

Elektrisk ledning avser materialets förmåga att överföra en elektrisk ström. Konduktivitet bestäms av hur tätt ett objekt jämförs med styrkan i det elektriska fältet det kan upprätthålla. Metaller är ämnen med hög ledningsförmåga (även känd som ledare) eftersom de uppvisar minimalt motstånd mot en elektrisk laddning. Isolatorer, såsom glas, är material som är resistenta mot elektriska laddningar. TV-apparater, radioapparater och datorer är exempel på uppfinningar som förlitar sig på strömmen från elektrisk ledning.

När elektrisk ledning avser en överföring eller elektrisk ström avser värmeledning en överföring av energi, särskilt termisk energi. Värmeledning kallas ibland termisk ledning. Energin överförs inom ett stillastående föremål som ett resultat av en temperaturförändring i delar av ett material intill varandra. Energin kommer att röra sig snabbt eller långsamt beroende på vad objektet är gjort av, hur stort det är och, viktigast av allt, temperaturgradienten. Temperaturgradient avser hastigheten och riktningen i vilken temperaturen ändras från en specifik punkt till en annan punkt. Diamanter och koppar är material med hög värmeledningsförmåga.

Fotokonduktivitet uppstår när ett material absorberar elektromagnetisk strålning, vilket resulterar i en förändring av ämnets elektriska ledningsförmåga. Den elektromagnetiska strålningen kan orsakas av något så enkelt som ett ljus som lyser på en halvledare eller något så komplext som ett material som exponeras för gammastrålning. När den elektromagnetiska händelsen inträffar ökar antalet fria elektroner, liksom antalet elektronhål, vilket ökar objektets elektriska ledningsförmåga. Vanliga tillämpningar av fotokonduktivitet inkluderar kopieringsmaskiner, solpaneler och infraröd detekteringsutrustning.

Matematiska lagar behandlar både elektrisk ledning (Ohms lag) och värmeledning (Fouriers lag). Ohms lag visar hur spänning (V), ström (I) och motstånd (R) är relaterade. Ohms lag kan uttryckas på flera olika sätt, inklusive V = IR, vilket innebär att spänningen är lika med strömmen multiplicerad med motståndet. Fouriers lag visar att termisk energi rör sig från varmare material till kallare material. Fouriers lag kan skrivas som q = k A dT / s. I denna ekvation hänvisar q till värmeledningens hastighet, A är värmeöverföringsområdet, k är materialets värmeledningsförmåga, dT är skillnaden i temperatur över materialet och s avser hur tjock material är.