Redaktion og opdatering af indholdet på denstoredanske.dk er indstillet pr. 24. august 2017. Artikler og andet indhold er tilgængeligt i den form, der var gældende ved redaktionens afslutning.

  • Artiklens indhold er godkendt af redaktionen

leder

Oprindelig forfatter Elbek Seneste forfatter Redaktionen

leder, materiale, hvori elektrisk ladede partikler kan bevæge sig; ved påvirkning af et ydre elektrisk felt opstår der en elektrisk strøm i materialet. Er alle elektriske ladninger i hvile, er det elektriske felt i lederens indre nul (se elektrostatik og elektrisk felt). Metaller er typiske ledere, men også halvledere, elektrolytter og ioniserede gasser må betragtes som ledere. Modsætningen til en leder er en isolator, som ikke har bevægelige ladninger.

Om et fast stof er en leder, en halvleder eller en isolator, afgøres af stoffets elektronstruktur, som helt bestemmes af kvantemekaniske love. For elektrisk ledning i metaller belyses vigtige træk dog af en simplere klassisk-mekanisk analyse af frie elektroners bevægelse i et krystalgitter under påvirkning af et elektrisk felt (se elektrisk strøm). I overensstemmelse med kvantemekanikken viser den simple analyse, at konduktiviteten γ af et metal kan udtrykkes som γ = ne2τ/m, hvor n er tætheden af frie elektroner, e elektronladningen, m elektronmassen og τ den gennemsnitlige tid mellem to kollisioner af en elektron med et gitteratom. Strømtætheden i lederen bliver da J = γE, hvor E er den elektriske feltstyrke i metallet. Den dermed teoretisk etablerede proportionalitet mellem strømtæthed og feltstyrke er indholdet i Ohms lov.

Som det fremgår af ligningen ovenfor, er konduktiviteten proportional med tiden τ mellem to elektronkollisioner. Kvantemekanikken viser imidlertid, at der i et perfekt krystalgitter ikke sker nogen kollisioner, dvs. at τ er uendelig. At et metal alligevel har en endelig konduktivitet, skyldes afvigelser fra den perfekte krystalstruktur pga. urenheder, geometriske defekter og termiske bevægelser af gitteratomerne.

Annonce

Normalt vil konduktiviteten af et metal aftage med stigende temperatur. Ved meget lave temperaturer bliver konduktiviteten af mange materialer uendelig, se superledning.

Referér til denne tekst ved at skrive:
Bent Elbek: leder i Den Store Danske, Gyldendal. Hentet 13. april 2019 fra http://denstoredanske.dk/index.php?sideId=115436