En leder er et materiale, hvori elektrisk ladede partikler, typisk elektroner, 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 elektriske 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 en simpel 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 et metal typisk ikke har en perfekt krystalstruktur, men er et amorft materiale.

Normalt vil konduktiviteten af et metal aftage med stigende temperatur. Ved meget lave temperaturer nær det absolutte nulpunkt 0°K = -273.16°C bliver konduktiviteten af mange materialer uendelig; se superledning.

Læs mere i Den Store Danske

Kommentarer

Kommentarer til artiklen bliver synlige for alle. Undlad at skrive følsomme oplysninger, for eksempel sundhedsoplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer, når de kan.

Du skal være logget ind for at kommentere.

eller registrer dig