16.2.1 Vrije ladingen en geleiders

Hoewel elke stof positieve en negatieve ladingen bevat, kunnen deze zich meestal niet onafhankelijk van elkaar bewegen. Maar in sommige stoffen zijn er min of meer vrije geladen deeltjes, die zich onder invloed van een elektrische kracht—aantrekking of afstoting van buitenaf—relatief ongehinderd door het materiaal verplaatsen. Zulke stoffen met vrije ladingen worden geleiders genoemd. Voorbeelden van geleiders zijn:

  • Metalen. Metaalatomen hebben een of meer elektronen die gemakkelijk van het atoom los te maken zijn. In een metaalrooster zwerven deze geleidingselektronen als het ware rond tussen de rest van de atomen. Zij vormen de vrije ladingen in een metaal.
  • Gesmolten en opgeloste zouten. Zouten bestaan uit ionen, dat zijn elektrisch geladen atomen. In de vaste fase zitten die ionen vast in een kristalrooster, zodat zij zich niet kunnen bewegen. Maar in vloeibare fase of opgelost in water bewegen de ionen zich relatief vrij rond.
  • Geïoniseerde gassen. Als de elektrische krachten voldoende groot zijn, kunnen elektronen in gasatomen losraken van de rest van hun atoom, en zelfs van atoom naar atoom overspringen. Op deze manier kan zelfs droge lucht een geleider worden: dit gebeurt in vonken en bliksemschichten.
Links: In een metaal vindt elektrische geleiding plaats middels “vrije elektronen”, die zich min of meer onafhankelijk bewegen van de metaalatomen (M+) waar ze bij horen.
Rechts: In een zout vindt men zowel positieve (M+) als negatieve (X) ionen. Als het zout gesmolten of opgelost is, kunnen deze zich onafhankelijk van elkaar bewegen. Onder invloed van een elektrisch veld dragen beide soorten ionen bij aan geleiding.
In beide diagrammen loopt de elektrische stroom naar links.