Förstå elektriska, termiska och ljudledare

Inom vetenskapen är en ledare ett material som tillåter ett flöde av energi. Ett material som tillåter flöde av laddade partiklar är en elektrisk ledare. Ett material som möjliggör överföring av värmeenergi är en värmeledare eller värmeledare. Även om elektrisk ledningsförmåga och värmeledningsförmåga är vanligast kan andra typer av energi överföras. Till exempel är ett material som tillåter passage av ljud en sonisk (akustisk) ledare (sonisk konduktans hänför sig till fluidflöde i teknik).

Konduktor kontra isolator

Medan en ledare sänder energi, bromsar eller stoppar en isolator sin passage. Vissa material kan vara både en ledare och en isolator samtidigt för olika energiformer. Till exempel leder de flesta diamanter värme exceptionellt bra, men de är elektriska isolatorer. Metaller leder värme, el och ljud.

Elektriska ledare

Elektriska ledare överför elektrisk laddning i en eller flera riktningar. Alla laddade partiklar kan emellertid överföras, eftersom elektroner omger atomer, medan protoner vanligtvis är bundna i kärnan, är det mycket vanligare att elektroner rör sig än protoner. Antingen positiva eller negativa laddade joner kan också överföra laddning, som i havsvatten. Laddade subatomära partiklar kan också röra sig genom vissa material.

Hur väl ett givet material tillåter laddningsflöde beror inte bara på dess sammansättning utan också av dess dimensioner. En tjock koppartråd är en bättre ledare än en tunn; en kort tråd leder bättre än en lång. Motstånd mot laddningsflödet kallas elektriskt motstånd. De flesta metaller är elektriska ledare.

Några exempel på utmärkta elektriska ledare är:

• Silver
• Guld
• Koppar
• havsvatten
• Stål
• Grafit

Exempel på elektriska isolatorer inkluderar:

• Glas
• De flesta plastmaterial
• Rent vatten

Termiska ledare

De flesta metaller är också utmärkta värmeledare. Värmeledningsförmåga är värmeöverföring. Detta inträffar när subatomära partiklar, atomer eller molekyler får kinetisk energi och kolliderar med varandra.

Värmeledning rör sig alltid i riktning mot högsta till lägsta värme (varmt till kallt) och beror inte bara på materialets natur utan också på temperaturskillnaden mellan dem. Även om värmeledningsförmåga uppträder i alla tillstånd av materia, är det störst i fasta ämnen eftersom partiklar är packade närmare varandra än i vätskor eller gaser. 

Exempel på bra värmeledare inkluderar:

• Stål
• Mercury
• Betong
• Granit

Exempel på värmeisolatorer inkluderar:

• Ull
• Silke
• De flesta plastmaterial
• Isolering
• fjädrar
• Luft
• Vatten

Ljudledare

Överföring av ljud genom ett material beror på materialets densitet eftersom ljudvågor kräver ett medium att resa. Således är ämnen med högre densitet bättre ljudledare än material med låg densitet. Ett vakuum kan inte överföra ljud alls.

Exempel på bra ljudledare inkluderar:

• Leda
• Stål
• Betong

Exempel på dåliga ljudledare skulle vara:

• fjädrar
• Luft
• Kartong