conduzióne
Indice
Lessico
sf. [sec. XIV; dal latino conductío-ōnis].
1) Atto ed effetto del condurre.
2) Con accezione specifica, modo, fenomeno di trasmissione: A) in termologia, conduzione del calore. B) In acustica, conduzione del suono in mezzi fluidi o solidi. Se il mezzo è l'aria si parla di aerea, se è un solido, di per via solida o strutturale. C) In elettrologia, movimento di cariche elettriche in un mezzo materiale (metallo, semiconduttore, gas, soluzione elettrolitica) per azione di un campo elettrico.
Audiologia
La trasmissione dei suoni dall'esterno all'orecchio interno può aver luogo attraverso due vie distinte: la via aerotimpanica, che è quella normale, costituita dall'aria esterna al padiglione, dal meato uditivo, dalla membrana timpanica, dalla catena degli ossicini e dai liquidi dell'orecchio interno ( aerotimpanica); la via ossea, costituita dal sistema delle ossa craniche, dal labirinto osseo e dai liquidi dell'orecchio interno ( ossea).
Elettrologia: generalità
Le cariche che danno luogo alla conduzione possono essere localizzate su particelle materiali, per esempio elettroni o ioni, o anche riferirsi a spostamento, entro il mezzo nel quale si ha la conduzione, di zone, dette lacune, non occupate da particelle cariche. Il moto di queste lacune, cui è legato il fenomeno della conduzione in alcuni semiconduttori, è però perfettamente equivalente a quello di particelle cariche.
Elettrologia: la conduzione nei metalli
La conduzione nei metalli consiste nel moto, per effetto di un campo elettrico a essi applicato, degli elettroni liberi, cioè degli elettroni del metallo che non appartengono a nessun atomo in particolare, ma a tutto il conduttore. Questi elettroni, detti elettroni di , coincidono, nei metalli, con gli elettroni di valenza degli atomi o con una parte di essi. Gli elettroni di conduzione non possono, tuttavia, assumere energia di valore qualunque, ma solo energie comprese entro determinati intervalli di energia, o bande di . Mentre nei semiconduttori e negli isolanti la banda di valenza, cioè l'intervallo delle energie possedute dagli elettroni di valenza, è l'intervallo di energia più elevata in cui tutti i valori permessi di energia sono assunti dagli elettroni, nei conduttori l'intervallo di energia permessa più elevata, solo parzialmente occupata da elettroni, è la banda di conduzione. In base a quanto detto, si può distinguere un conduttore da un semiconduttore e da un isolante: nei conduttori la banda di conduzione, coincidente in tutto o in parte con la banda di valenza, è solo parzialmente occupata e, sotto l'azione di un campo elettrico, gli elettroni di conduzione possono assumere valori più alti di energia, dando così luogo alla conduzione; nei semiconduttori la banda di conduzione esiste, ma è normalmente vuota e separata da quella di valenza da una banda proibita; negli isolanti non esiste una banda di conduzione, ma solo una banda di valenza completamente occupata. In generale, la conduzione nei metalli avviene tanto più facilmente quanto più bassa è la loro temperatura. Ciò si spiega con il fatto che, in assenza di campo elettrico, gli elettroni di conduzione si muovono con moto di agitazione termica. È evidente che, alle basse temperature, essendo tale moto poco rilevante, sono sufficienti campi elettrici di intensità relativamente bassa per provocare un moto ordinato degli elettroni di conduzione. La conduzione nei metalli è lineare in quanto l'intensità di corrente legata al moto delle cariche è proporzionale all'intensità del campo elettrico applicato. Alcuni metalli, oltre a particolari leghe e composti chimici, presentano a temperature prossime allo zero assoluto un comportamento anomalo, nel senso che la loro resistività (grandezza che misura l'intralcio opposto al passaggio delle cariche) cade a valori molto bassi facilitando enormemente la conduzione e dando così luogo al fenomeno della superconducibilità e quindi alla superconduzione. Questi materiali, detti superconduttori, hanno inoltre la proprietà, a tali temperature, di avere una permeabilità magnetica pressoché nulla, ossia di comportarsi come diamagnetici. Secondo l'interpretazione del fenomeno, nota come teoria BCS, in condizioni di superconduzione gli elettroni si associano a coppie, che si comportano analogamente a due masse collegate da una molla, interagendo con il moto vibratorio del reticolo ionico che costituisce la struttura del materiale. La conduzione consiste nel moto di queste coppie sotto l'effetto del campo elettrico; tale moto corrisponde a un'unica onda materiale di de Broglie, con lunghezza d'onda molto grande rispetto alla distanza media delle imperfezioni del reticolo (a differenza dell'onda associata al moto di conduzione a temperatura normale), quindi con elevatissima conducibilità. In base agli sviluppi di tale teoria, confermati da dati sperimentali, è stato possibile prevedere che in determinate condizioni, per campi magnetici intensi, i materiali succitati hanno caratteristiche magnetiche intermedie fra quelle del conduttore normale e quelle del superconduttore, con presenza di flusso magnetico quantizzato spazialmente, ossia con distribuzione regolare di vortici di supercorrente associati a un numero intero di quanti di flusso magnetico. La teoria BCS, però, pur spiegando la superconducibilità ordinaria, la superconducibilità a bassa temperatura, trova un limite nella sua incapacità di spiegare un altro tipo di superconducibilità, scoperto successivamente e detto superconducibilità ad alta temperatura.
Elettrologia: la conduzione nei gas
Non si ha linearità nella conduzione nei gas. Questi, essendo costituiti da atomi e molecole neutri e non legati tra loro, sono di per se stessi dei perfetti isolanti; tuttavia, a causa degli agenti ionizzanti naturali, quali raggi ultravioletti, raggi cosmici e radioattività terrestre, in essi vengono continuamente prodotti ioni positivi e negativi. Applicando al gas un campo elettrico per mezzo di due elettrodi, gli ioni negativi si muovono verso l'elettrodo a potenziale positivo e quelli positivi verso l'altro elettrodo: si ha quindi la conduzione della corrente in esso. Aumentando l'intensità del campo elettrico, e quindi la differenza di potenziale tra gli elettrodi, aumenta anche il numero delle cariche che nell'unità di tempo raggiungono gli elettrodi stessi (aumenta cioè l'intensità della corrente elettrica che attraversa il gas). Quando questo numero eguaglia quello delle cariche prodotte nell'unità di tempo per ionizzazione naturale, la corrente tra gli elettrodi non può aumentare ulteriormente per quanto si aumenti la differenza di potenziale tra di essi. Il potenziale a partire dal quale l'intensità di corrente si mantiene costante si dice potenziale di saturazione, e la corrente stessa corrente di saturazione. Aumentando oltre un certo limite l'intensità del campo elettrico, l'energia degli ioni aumenta tanto che essi acquistano una velocità tale da ionizzare per urto atomi o molecole neutri; questi, accelerati a loro volta, producono altri ioni dando origine a un processo a catena che dà luogo a una scarica con intensità di corrente molto elevata che si sostiene anche con valori bassi dell'intensità del campo elettrico. Tra i modi di conduzione della corrente negli aeriformi sono particolarmente importanti la scarica a bagliore, la scarica ad arco (o arco), la scarica a scintilla (o scintilla) e la scarica a corona.
Elettrologia: la conduzione nelle soluzioni elettrolitiche
Nelle soluzioni elettrolitiche, la conduzione è dovuta a movimento ordinato di ioni positivi e negativi, per effetto dell'azione di un campo elettrico a essi applicato. Tale conduzione dipende dalla concentrazione delle sostanze in soluzione, in modo tale che la conducibilità equivalente (grandezza che misura la capacità di una soluzione elettrolitica di consentire il passaggio della corrente e definita come il rapporto tra l'inverso della resistività, cioè la conducibilità, e la concentrazione del soluto espressa in grammi equivalenti al litro di soluzione) aumenta con la diluizione della soluzione. In condizioni in cui il soluto possa considerarsi interamente dissociato in ioni, si parla di conducibilità equivalente limite, Θ; si trova che essa è proporzionale alla somma delle mobilità degli ioni positivi e negativi: Θ=Fm(m++m-), dove F è una costante di proporzionalità (costante di Faraday) e m+ e m- sono le mobilità degli ioni positivi e negativi. La mobilità è una grandezza caratteristica dello ione in moto, definita come la velocità media di uno ione sottoposto a un campo elettrico di intensità unitaria. § Si parla comunemente, per quanto impropriamente, di nel vuoto quando esistono una sorgente primaria di cariche elettriche (per esempio, una lamina metallica riscaldata ad alta temperatura) e un campo elettrico applicato tra questa e un altro elettrodo a potenziale maggiore, posti in un ambiente in cui sia stato fatto il vuoto (tubo elettronico).
A. T. Stewart, Il moto perpetuo, Bologna, 1955; C. Kittel, Introduction to Solid State Physics, New York, 1956; J. D. Cobine, Gaseous Conductors, New York, 1958; J. M. Ziman, Electrons and Phonons, Oxford, 1960; G. Fournet, Physique électronique des solides, Parigi, 1962; C. Kittel, Introduzione alla fisica dello stato solido, Torino, 1971; G. Bonelli, F. Margutti, D. Villaggi, Fondamenti di fisica dello stato solido, Milano, 1979.