Elektrická vodivost: podstata a principy
Elektrická vodivost je fyzikální veličina, která vyjadřuje schopnost materiálu vést elektrický proud. Značí se řeckým písmenem σ (sigma) a její jednotkou v soustavě SI je siemens na metr (S·m⁻¹). Elektrický proud je v pevných látkách přenášen zpravidla pohybem elektronů, v kapalinách a plynech pak zpravidla ionty. Míra vodivosti závisí především na struktuře látky, počtu volných nosičů náboje a jejich pohyblivosti. Nejvyšší elektrickou vodivost vykazují kovy, jako je stříbro, měď či zlato, u kterých jsou valenční elektrony volně pohyblivé v tzv. elektronovém plynu.
Vedle kovů existují dvě další důležité skupiny materiálů: polovodiče a izolanty. Polovodiče, například křemík nebo germanium, mají za normálních podmínek mnohem nižší vodivost než kovy, ovšem lze ji cíleně zvyšovat (například příměsemi v procesu dopování nebo změnami teploty) až o několik řádů. Právě tato vlastnost činí polovodiče klíčovými v moderní elektronice, protože umožňují řízení toku elektrického proudu v zařízeních, jako jsou tranzistory, diody či integrované obvody. Naopak izolanty (například sklo, porcelán nebo suché dřevo) mají elektrickou vodivost okolo 10⁻¹⁴ až 10⁻¹⁸ S·m⁻¹, tedy prakticky znemožňují průchod proudu.
Z pohledu vědy i techniky je studium a využití elektrické vodivosti zásadní pro vývoj elektronických zařízení, elektroinstalací stejně jako pro rozvoj nových materiálů. Měření vodivosti umožňuje například detekci znečištění vody, kontrolu kvality materiálů nebo odhalení strukturálních změn v krystalech pomocí impedanční spektroskopie. Významnou oblastí zkoumání jsou také tzv. supravodiče – materiály, které za extrémně nízkých teplot ztrácejí veškerý elektrický odpor. Poznání mechanismů elektrické vodivosti tak spojuje poznatky z fyziky, chemie, technologie a nachází četné uplatnění v praxi.
PhDr. Pavel Bartoš, LL.M., DBA (Evropská akademie vzdělávání / European Academy of education)