Een geleider wordt gedefinieerd als een materiaal, zoals een elektrische draad, transmissielijn of distributielijn, waardoor elektriciteit wordt getransporteerd. Wanneer er spanning op wordt gezet, bewegen elektrische ladingsdragers, vaak elektronen of ionen, zich moeiteloos van atoom tot atoom in een geleider. De meeste metalen, waaronder koper, worden beschouwd als goede geleiders, terwijl niet-metalen, of isolatoren, als slechte geleiders worden beschouwd.
Waarom zijn dirigenten belangrijk?
Dirigenten zijn om verschillende redenen nuttig en belangrijk.
- Het zorgt ervoor dat ions of elektronen kunnen er vrij doorheen reizen.
- In het binnenste ervan is er geen elektrisch veld, waardoor ionen en elektronen kunnen stromen.
- Het elektrische veld loopt evenwijdig aan het oppervlak van de geleider erbuiten.
- Omdat de ladingsdichtheid nul is, kunnen vrije ladingen alleen op het oppervlak bestaan en heffen positieve en negatieve ladingen elkaar op.
Geleiders hebben ook een grote warmtegeleiding en een lage weerstand. Bovendien slaat een geleider in een magnetisch veld geen energie op. Tot slot hebben de uiteinden van de geleider allebei hetzelfde potentiaal. Wanneer het potentiaal aan één uiteinde wordt gewijzigd, kunnen elektronen van het ene uiteinde naar het andere gaan bewegen en kan er elektriciteit door de geleider stromen.
Lees ook: Wat is een amorfe halfgeleider?
Hoe werken geleiders?
De werking van geleiders kan worden bestudeerd aan de hand van de bandentheorie in de vastestoffysica, die stelt dat vaste stoffen een valentieband en een geleidingsband hebben. Een elektrische stroom kan niet door een materiaal vloeien als er een energiekloof is tussen de valentieband en de geleidingsband. Omdat deze banden elkaar overlappen in geleiders, kunnen elektronen door de stof bewegen, zelfs bij een kleine spanning. Het aanleggen van spanning, een elektromotorische kracht of een temperatuurverandering stimuleert de buitenste elektronen in de valentieband, waardoor ze van de valentieband naar de geleidingsband verschuiven, omdat ze slechts losjes aan het atoom gebonden zijn.
Deze elektronen hebben volledige vrijheid om overal in de geleidingsband te zwerven, waar ze in grote getale aanwezig zijn. Deze elektronen gaan niet in een rechte lijn; ze bewegen heen en weer. Hun snelheid wordt om deze reden driftsnelheid of Vd genoemd. De reden dat elektronen botsen met materiële atomen of andere elektronen in de geleidingsband van de geleider is vanwege deze driftsnelheid.
Elektronen gaan van het punt van lagere potentie naar het punt van hogere potentie wanneer er een potentiaalverschil is in de geleider tussen twee plaatsen. Elektriciteit stroomt in de tegenovergestelde richting van elektronen. Het geleidermateriaal biedt in dit geval slechts minimale weerstand.
