İletim ve İletkenlik Nedir?

Cisimlerde ısının ya da elektriğin madde taşınması olmaksızın aktarıl­ması.

Isı İletimi

Elde tutulan bir demir çubuğun bir ucu ısıtıldığında, sıcaklığın, yavaş ya­vaş bütün çubukta arttığı gözlenir. Isı, bu biçimde, demir içinde gittikçe ile­tilir ve iletkenlikten ötürü yayıldığı söylenir. Buna karşılık, camı ve odu­nu aynı yöntemle ısıtmak çok zordur. Bu nedenle, bir kibritin tutuşmuş ucu­nun birkaç müimetre uzağındaki sı­caklık artışı çok azdır. Demek ki, ka­tiların iletim özellikleri aynı değildir. Farklı cisimler, bunların K ısıl öziletkenlik katsayısı incelenerek karşılaş­tırılır. Bu, gerecin sıcaklık ve arılık de­recesine göre değişir. Gümüş, ısıyı en fazla ileten madendir. Bu enerji akta­rımı, katilarda birbirinden bağımsız iki mekanizmaya göre gerçekleşir. Enerji bir yandan elektronlar tarafın­dan taşınır, elektronlar, şoklar nede­niyle, kinetik enerji alışverişinde bu­lunurlar; “sıcak” (hızlı) elektronlar, enerjilerini daha “soğuk” (yavaş) olanlara aktanrlar. Öte yandan, ener­ji aktarımı, billur kafesteki titreşimle­rin (çalkantıların), yani cismin atom ve iyonlarının hareketlerinin yol aç­tığı dalgalarla sağlanır.

İletkenliğe bu yaklaşım biçiminin de­ğerlendirilmesi son derece karmaşık­tır. çünkü atomlar arasındaki bağ kuvvetleri işe karışmaktadır. Bu ola­yın incelenmesi fonon kavramından hareketle gerçekleştirilmiştir. Metal­ler için elektronik yaklaşım daha önem taşır. Yarı-iletkenlerde ve yalıt­kanlardaysa kafes yaklaşımı önem ka­zanır. Sıvılar, genellikle, kötü ısı ilet­kenidir. Akışkanların iletkenliğinin in­celenmesi, konveksiyon akımları tara­fından büyük ölçüde engellenir. Hid­rojen, ısıyı en iyi ileten gaz olduğun­dan, termik santrallarda yüksek güç­lü alternatörlerin baralanmn soğutul­masında sık sık kullandır.

Elektrik İletimi

Bu durumda, iletim, iletken adı veri­len ve elektriği aktarma özelliği bulu­nan cisimler tarafından gerçekleştiri­lir; bir devrenin direnci ne kadar dü­şük olursa, akımı iletmesi o kadar ko­lay olur.

Metaller ve alaşımları iyi birer ilet­kendir; bu özelliklerinin nedeni, bir­çok serbest elektron taşımalarıdır. Ki­mi cisimlerde, tekyönlü denen bir ilet­kenlik vardır; doğru yön ya da geçir­me yönü adı verilen ve akımın P böl­gesinden (anot) N bölgesine doğru (ka­tot) geçişine denk düşen tek bir yönde akım akıtan yan-iletkendiyotlar bu duruma örnektir. Elektriksel öziletkenlik o, metal ya da alaşımın p özdirencinin tersidir; uzunluğu 1, kesiti S ve direnci R olan iletken bir tel için şöyle gösterilir:

o=1/P=1/RS=1/R*1/S:1/R iletkeninin

G iletkenliğidir (önceleri, ohm sözcü­ğünün tersi olan mho üe gösterilen üetkenlik birimi için artık siemens kul­lanılmaktadır). Buna göre o öziletkenlik:

o = G*1/S olur ve metrede siemens cinsinden belirtilir. Metaller için, o, sıcaklıkla orantılı olarak geniş sınırlar içinde değişirken, yarı­iletkenlerde, sıcaklıkla, üstel olarak değişmektedir. Mutlak sıfırın (—273°C) yakınlarında, alüminyum, kalay, kurşun ya da çinko gibi bazı metallerin özdirenci sıfır olurken, özi- letkenliği sonsuza yaklaşır. Metal ve alaşımların çoğunun elektrik üetken- liğinin mutlak sıfıra yakın sıcaklıklar­da böyle apansız artışıyla ilgili çalış­malar sayesinde, üç A.B.D’li, Ekim 1972’de fizik dalında Nobel ödülü ka­zanmışlardır.

İletken Cisim

Bir cismin bazı elektronları, bir elek­triksel alan etkisi altında yer değişti- rebiliyorsa, o cisim, elektriği iletmek­tedir. Cisim içinde serbest elektron­lar varsa (metal durumu), yani elek­tronlar iletim bandında yer alıyorlar­sa, bu olayın oluşması kolaydır. İle­tim, elektriksel alan, değerlik bandı­na bir düzeyin elektronunu sökerek onu serbest düzeye götürecek dere­cede güçlü olduğunda da gerçek­leşir.

Boş kalan düzey, bir komşu atoma ait ve daha düşük bir enerjideki bir baş­ka elektronu alabilir. Böylelikle gitgi­de elektronlar arası bir yer değişme oluşur. Bu da, söz konusu cisimde bir akım geçişine yol açar.İletkenlerde, özellikle de iletim bandı ile değerlik bandının kısmen çakıştığı metallerde bu olay gelişir.