Elektriline juhtivus metallides tuleneb elektriliselt laetud osakeste liikumisest.
Metall-elementide aateid iseloomustab valents-elektronide olemasolu - elektronid, mis paiknevad aatomi väliskeskkonnas, kus on vaba liikumine. Need on need "vabad elektronid", mis võimaldavad metallidel elektrivoolu juhtida.
Kuna valents-elektronid on liikumiseks vabad, saavad nad liikuda läbi võre, mis moodustab metalli füüsilise struktuuri.
Elektrivälja alla liiguvad vabad elektronid läbi metalli, nagu piljardilauad, koputades üksteise vastu, liikudes elektrilaenguga.
Energia ülekandmine on kõige tugevam, kui on vähe takistust. Piljardilauas tekib see siis, kui pall lööb vastu ühe teise palli, suunates suurema osa oma energia järgmisele pallile. Kui üks pall tabab mitu teist palli, kannab igaüks neist vaid murdosa energiast.
Samamoodi on kõige tõhusamad elektrijuhtmed metallid, millel on üks valentsne elektron, mis võib liikuda vabalt ja põhjustab tugevat tõkestavat reaktsiooni teistes elektronides. See on juhus kõige juhtivate metallide, nagu hõbe , kuld ja vask , kellel on üks väike vastupanuvõimega valentne elektron, mis põhjustab tugevat tõkestavat reaktsiooni.
Pooljuhtmetallidel (või metalloididel ) on suurem valents-elektronide arv (tavaliselt neli või enam), ehkki nad saavad elektrit juhtida, on need ülesanne ebaefektiivsed.
Kuid teiste elementidega kuumutamisel või leotamisel võivad pooljuhid nagu räni ja germaanium saada äärmiselt tõhusaks elektrijuhtmeteks.
Metallide juhtimine peab järgima Omi seadust, milles öeldakse, et vool on otseselt proportsionaalne metallist rakendatava elektriväljaga. Olmetegur Ohmi seaduse rakendamisel on metalli vastupanuvõime.
Vastupidavus on vastupidine elektrijuhtivusele, hinnates, kui tugevasti on metall vastupidine elektrivoolu voolule. Seda mõõdetakse tavaliselt ühe meetri materjali kuubiku vastaskülgedel ja seda kirjeldatakse oomi meeterina (Ω⋅m). Takistust väljendab tihtipeale kreeka täht rho (ρ).
Teisest küljest mõõdetakse elektrijuhtivust tavaliselt Siemensi meetri kohta (S⋅m -1 ) ja seda tähistab kreeka täht sigma (σ). Üks siemens on võrdne ühe oomi vastaskülgsega.
Juhtivus ja vastupidavus metallides
Materjal | Vastupidavus | Juhtivus |
|---|---|---|
| Hõbe | 1,59x10 -8 | 6,30x10 7 |
| Vask | 1,68x10 -8 | 5,98 x 10 7 |
| Lõõmutatud vask | 1,72 x 10 -8 | 5,80x10 7 |
| Kuld | 2.44x10 -8 | 4,52x10 7 |
| Alumiinium | 2,82 x 10 -8 | 3,5x10 7 |
| Kaltsium | 3,36x10 -8 | 2,82 x 10 7 |
| Berüllium | 4.00x10 -8 | 2,500x10 7 |
| Roodium | 4.49x10 -8 | 2,23 x 10 7 |
| Magneesium | 4.66x10 -8 | 2,15x10 7 |
| Molübdeen | 5.225x10 -8 | 1.914x10 7 |
| Iridium | 5.289x10 -8 | 1.891x10 7 |
| Volfram | 5.49x10 -8 | 1,82x10 7 |
| Tsink | 5,945x10 -8 | 1.682x10 7 |
| Koobalt | 6.25x10 -8 | 1.60x10 7 |
| Kaadmium | 6,84x10 -8 | 1,46 7 |
| Nikkel (elektrolüütiline) | 6,84x10 -8 | 1,46x10 7 |
| Ruteenium | 7,595 x 10 -8 | 1,31x10 7 |
| Liitium | 8,54x10 -8 | 1.17x10 7 |
| Raud | 9,58 x 10 -8 | 1,04x10 7 |
| Platinum | 1,06x10 -7 | 9,44x10 6 |
| Palladium | 1,08x10 -7 | 9,28x10 6 |
| Tina | 1.15x10 -7 | 8.7x10 6 |
| Selenium | 1,197x10 -7 | 8,35x10 6 |
| Tantaal | 1,24x10 -7 | 8,06 x 10 6 |
| Nioobium | 1,31x10 -7 | 7,66 x 10 6 |
| Teras (valatud) | 1,61x10 -7 | 6.21x10 6 |
| Kroom | 1,96 x 10 -7 | 5,10 x 10 6 |
| Plii | 2,05 x 10 -7 | 4,87 x 10 6 |
| Vanaadium | 2,61 x 10 -7 | 3,83 x 10 6 |
| Uraan | 2,87x10 -7 | 3,48 x 10 6 |
| Antimon * | 3,92 x 10 -7 | 2.55x10 6 |
| Tsirkoonium | 4,105x10 -7 | 2.44x10 6 |
| Titaan | 5.56x10 -7 | 1.798x10 6 |
| elavhõbe | 9,58x10 -7 | 1,044x10 6 |
| Germanium * | 4,6 x 10 -1 | 2.17 |
| Silicon * | 6,40x10 2 | 1,56x10 -3 |
* Märkus: pooljuhtmete (metalloide) vastupidavus sõltub suurel määral materjali lisandite olemasolust.
Diagrammi allikaandmed
Eddy Current Technology Inc.
URL: http://eddy-current.com/conductivity-of-metals-sorted-by-resistivity/
Wikipedia: Elektrijuhtivus
URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Electrical_conductivity