Inzicht in elektrische, thermische en geluidsgeleiders

In de wetenschap is een geleider een materiaal dat een stroom van energie mogelijk maakt. Een materiaal dat de stroom van geladen deeltjes mogelijk maakt, is een elektrische geleider. Een materiaal dat de overdracht van thermische energie mogelijk maakt, is een warmtegeleider of warmtegeleider. Hoewel elektrische geleidbaarheid en thermische geleidbaarheid het meest gebruikelijk zijn, kunnen andere soorten energie worden overgedragen. Een materiaal dat geluid doorlaat, is bijvoorbeeld een sonische (akoestische) geleider (sonische geleiding heeft betrekking op vloeistofstroom in engineering).

Geleider versus isolator

Terwijl een geleider energie overbrengt, vertraagt ​​of stopt een isolator zijn doorgang. Sommige materialen kunnen tegelijkertijd een geleider en een isolator zijn voor verschillende vormen van energie. De meeste diamanten geleiden bijvoorbeeld warmte uitzonderlijk goed, maar toch zijn ze elektrische isolatoren. Metalen geleiden warmte, elektriciteit en geluid.

Elektrische geleiders

Elektrische geleiders brengen elektrische lading in een of meer richtingen over. Elk geladen deeltje kan echter worden overgedragen, omdat elektronen atomen omringen, terwijl protonen meestal binnen de kern zijn gebonden, het is veel gebruikelijker dat elektronen bewegen dan protonen. Positieve of negatief geladen ionen kunnen ook lading overdragen, zoals in zeewater. Geladen subatomaire deeltjes kunnen ook door bepaalde materialen bewegen.

Hoe goed een bepaald materiaal ladingsstroom toelaat, hangt niet alleen af ​​van de samenstelling, maar ook van de afmetingen. Een dikke koperdraad is een betere geleider dan een dunne; een korte draad geleidt beter dan een lange. Oppositie tegen de ladingstroom wordt elektrische weerstand genoemd. De meeste metalen zijn elektrische geleiders.

Enkele voorbeelden van uitstekende elektrische geleiders zijn:

• Zilver
• Goud
• Koper
• zeewater
• Staal
• Grafiet

Voorbeelden van elektrische isolatoren zijn:

• Glas
• De meeste kunststoffen
• Puur water

Thermische geleiders

De meeste metalen zijn ook uitstekende warmtegeleiders. Thermische geleidbaarheid is warmteoverdracht. Dit gebeurt wanneer subatomaire deeltjes, atomen of moleculen kinetische energie winnen en met elkaar botsen.

Thermische geleiding beweegt altijd in de richting van de hoogste naar de laagste warmte (warm naar koud) en is niet alleen afhankelijk van de aard van het materiaal, maar ook van het temperatuurverschil daartussen. Hoewel thermische geleidbaarheid in alle materietoestanden voorkomt, is het het grootst in vaste stoffen omdat deeltjes dichter op elkaar zijn gepakt dan in vloeistoffen of gassen. 

Voorbeelden van goede warmtegeleiders zijn:

• Staal
• Kwik
• Beton
• Graniet

Voorbeelden van thermische isolatoren zijn onder meer:

• Wol
• Zijde
• De meeste kunststoffen
• Isolatie
• veren
• Lucht
• Water

Geluidsgeleiders

Overdracht van geluid door een materiaal hangt af van de dichtheid van de materie, omdat geluidsgolven een medium vereisen om te reizen. Stoffen met een hogere dichtheid zijn dus betere geluidsgeleiders dan materialen met een lage dichtheid. Een vacuüm kan helemaal geen geluid overbrengen.

Voorbeelden van goede geluidsgeleiders zijn:

• Lood
• Staal
• Beton

Voorbeelden van slechte geluidsgeleiders zijn:

• veren
• Lucht
• Karton