v. (-en), 1. het geleiden; 2. onderdeel waarlangs een bewegend deel van een werktuig in de juiste richting wordt voortbewogen (e); 3. (g. mv.), het transport van elektrische lading door een met materie gevulde ruimte (e).
(e) natuurkunde. Het mechanisme van de geleiding is in vaste stoffen, vloeistoffen en gassen zeer verschillend.
Vaste stoffen.
Slechts enkele vaste stoffen, de zgn. geleiders (de metalen en in mindere mate koolstof), hebben de eigenschap, elektriciteit goed te geleiden. In een vaste stof, b.v. een metaaldraad, zijn de atomen regelmatig gerangschikt en elk aan een vaste plaats gebonden, waaromheen zij voortdurend op onregelmatige wijze heen en weer bewegen, en wel des te sterker naarmate de temperatuur hoger is (de zgn. warmtebeweging). Elk atoom bestaat uit een positief geladen kern omringd door negatieve elektronen. Kenmerkend voor een geleider is dat een deel van de elektronen vrij kan bewegen door de geleider. Worden twee punten van de metaaldraad op een verschillende potentiaal gebracht, dan ontstaat in het metaal een elektrisch veld, dat de elektronen tracht te verplaatsen in een richting tegengesteld aan die van het veld. Voortdurende botsingen met atomen verhinderen, dat het elektron op den duur een grotere snelheid krijgt; wél zal het zich gemiddeld verplaatsen tegen het elektrisch veld in. Er is dus een transport van lading door de metaaldraad, m.a.w. er is geleiding.
Het zonder meer berekenen welke verplaatsingen van elektriciteit optreden, wanneer men tussen twee punten van de stof een elektrische spanning aanlegt, is in deze vorm te ingewikkeld. Daarom vereenvoudigt men het probleem door het weglaten van de warmtebeweging en van de onregelmatigheden in de roosterbouw. Met behulp van de quantummechanica kan men dan toch belangrijke conclusies trekken. Het blijkt dan dat voor het kristal als geheel wetten gelden die overeenkomst vertonen met die voor een enkel atoom: de elektronen die om de kern bewegen kunnen niet elke willekeurige baan volgen, maar er zijn slechts enkele banen mogelijk, elk gekenmerkt door een bepaalde waarde van de energie (➝atoommodel). Ook in het kristal als geheel zijn slechts bepaalde waarden voor de energie van de elektronen mogelijk. Evenwel zijn de toelaatbare waarden van de energie in energiebanden verenigd.
Is b.v. E1 de onderste en E2 de bovenste waarde van de energie in zo’n band, dan betekent dit, dat de energie alle waarden tussen E1 en E2 kan aannemen, maar dat er onder de waarde E1 en boven de waarde E2 verboden zones liggen (gebieden waarbinnen de energie niet kan vallen). Er zijn verscheidene energiebanden, telkens van elkaar gescheiden door verboden zones. Nu zijn er in een stukje van de stof zeer veel elektronen aanwezig die, evenals bij het enkele atoom, alle er naar streven, een toestand van zo laag mogelijke energie in te nemen. In verband met het principe van ➝Pauli zijn in elke band slechts een beperkt aantal plaatsen beschikbaar voor elektronen. Is de onderste band vol, dan wordt de volgende gevuld, dan de daarop volgende totdat alle elektronen in een band zijn ondergebracht.
Als de bovenste, elektronen bevattende band bij het absolute nulpunt geheel gevuld is, gedraagt een stof zich als isolator, omdat de elektronen in een geheel gevulde band niet tot geleiding aanleiding geven; waar immers een band geheel vol is, kan een uitwendige elektrische kracht hier geen verandering in brengen. Is de bovenste, elektronen bevattende band slechts gedeeltelijk bezet, dan gedraagt de stof zich als geleider, daar de elektronen in een gedeeltelijk bezette band zich gedragen als min of meer vrij beweeglijke deeltjes met negatieve lading.
Als bij het absolute nulpunt de bovenste bezette band geheel gevuld is (een volle band) en de eerstvolgende band daarboven geheel leeg (geleidingsband) en door één of andere oorzaak wordt een elektron uit de volle band overgebracht naar de geleidingsband, dan wordt deze laatste een gedeeltelijk gevulde band en die geeft tot geleiding aanleiding. Zo’n oorzaak kan zijn het bestralen van de stof met licht van voldoende hoge frequentie, de zgn. fotogeleiding.
Een andere oorzaak voor het opheffen van een elektron uit de volle band in de geleidingsband kan gevonden worden in de warmtebegeweging der atomen. Of dit geschiedt en in welke mate dit het geval is, hangt af van de temperatuur en vooral ook van de afstand der twee genoemde banden. Bij een echte isolator is deze afstand groot en kunnen onder normale temperatuursomstandigheden slechts zeer weinig elektronen in de geleidingsband komen, zodat de stof zich als isolator blijft gedragen. Is genoemde afstand klein, dan heeft men te maken met een typische ➝halfgeleider, b.v. germanium.
Vloeistoffen.
Vele vloeistoffen zijn niet-geleidend. Sommige vertonen een metallische geleiding (kwik en andere gesmolten metalen). Een geheel ander soort geleiding vertonen de elektrolyten (elektrolytische geleiding; ➝elektrolyse). Hierbij is zowel de positieve als de negatieve elektriciteit in beweging en het transport van elektriciteit gaat gepaard met transport van materie. De geleiding hangt af van de hoeveelheid ionen per cm3 en van hun beweeglijkheid (➝dissociatie). Sterk gedissocieerde stoffen, zoals oplossingen van sterke zuren, basen en van een aantal zouten, vooral natriumen kaliumzouten, hebben een groot geleidingsvermogen.
De ionenbeweeglijkheid hangt af van de aard der ionen en van de temperatuur. Van de verschillende ionen is het waterstofion het snelste. Bij stijging van temperatuur wordt het geleidingsvermogen groter. Gassen.
Gassen zijn onder normale omstandigheden slechte geleiders; hierdoor verliest een in lucht opgesteld elektrisch geladen lichaam zijn lading slechts zeer langzaam, mits het goed geïsoleerd is opgesteld. Door verschillende oorzaken kan een gas echter geleidend worden en wel steeds, als het gas door een werking van buitenaf geïoniseerd wordt, hetgeen o.a. door middel van een vlam, ultraviolet licht, röntgenstralen, radioactieve stralingen en kosmische straling kan geschieden. Enkele gasmoleculen worden in ionen gesplitst, één of meer elektronen uit het molecule losgemaakt, zodat de rest van het molecule (of atoom) een positief ion wordt. Het elektron kan óf als zodanig blijven bestaan óf zich met een neutraal molecule verenigen. Zijn de ionen gevormd en bevindt het gas zich in een elektrisch veld, dan gaan de ionen bewegen en bewerken zo een transport van elektriciteit. Houdt de ionisator op te werken, dan verenigen de ionen zich in betrekkelijk korte tijd weer tot neutrale moleculen of atomen (recombinatie).
Bij sterke elektrische velden kunnen de gevormde elektronen zulke snelheden krijgen, dat zij op hun beurt andere moleculen of atomen kunnen ioniseren, waardoor een sterk verhoogde geleiding ontstaat. Dit komt bij de verschillende soorten gasontladingen vaak voor. Bij hoge spanningen kan een ontlading door een gas gaan zonder aanwezigheid van een afzonderlijke ionisator. Bij lage spanning kan dit alleen, als men van een gloeikathode gebruik maakt, ➝gasontlading.
Plasma’s. Bij zeer hoge temperaturen is de warmtebeweging sterk genoeg om uit alle soorten atomen enkele elektronen vrij te maken. Alle materie bestaat dan uit vrije elektronen en ionen. Dit is de zgn. plasmatoestand. Omdat de geladen deeltjes vrij kunnen bewegen is de geleiding zeer goed. werktuigbouwkunde. Speciale geleidingen zijn een parallelgeleiding en een rechtgeleiding, die bij mechanismen worden toegepast om evenwijdige of lineaire verplaatsingen mogelijk te maken.
