Ledningsevnen

Ledningsevnen, eller elektrisk ledningsförmåga, är ett materials förmåga att leda elektrisk ström. Det betecknas med σ och anges vanligtvis i enheten siemens per meter (S/m). Den omvända storheten kallas resistivitet och betecknas ρ, där ρ = 1/σ. För en homogen och isotrop ledare med tvärsnittsarea A och längd L ger ledningsförmågan G = σ A / L. I många sammanhang kan ledningsförmågan vara riktad (en tensor) men den behandlas ofta som skalär i ojämt anisotropa material.

Orsaken till ledning varierar mellan materialkategorier. I metaller är fria elektroner främst ansvariga för ledningen och σ är starkt beroende av temperatur och metallens renhet. I elektrolyter och lösningar rör sig joner, vilket också ger ledning. I halvledare beror σ på antal och mobilitet hos laddningsbärare, vilket kan styras av dopning och temperatur. Ledningsförmåga påverkas av temperatur, tryck, sammansättning och kristallstruktur.

Mätning och användning. För fasta material används ofta fyra-ände mått eller provkärlsmetoder som mäter σ direkt, medan vätskor studeras i lösningskoncentrationer eller med ledningsmätare som anger µS/cm eller S/m. AC-mätningar kan ge en komplex ledningsförmåga som varierar med frekvens på grund av polarisation och bildning av laddningsbärare vid gränser. Ledningsevnen är central i elnätsdesign, elektroniska komponenter, sensorik och vattenkvalitetsanalyser, där både materialval och miljöförhållanden spelar avgörande roller.