Электропроводность металлов – это результат движения электрически заряженных частиц. Атомы металлических элементов характеризуются наличием валентных электронов, которые представляют собой электроны во внешней оболочке атома, которые могут свободно перемещаться. Именно эти «свободные электроны» позволяют металлам проводить электрический ток.
Поскольку валентные электроны могут свободно перемещаться, они могут перемещаться через решетку, которая образует физическая структура металла. Под действием электрического поля свободные электроны движутся сквозь металл так же, как бильярдные шары, ударяясь друг о друга, передавая электрический заряд при движении.
Передача энергии
Передача энергии наиболее сильна при небольшом сопротивлении. На бильярдном столе это происходит, когда шар ударяется о другой шар, передавая большую часть своей энергии следующему шару. Если один шар ударяет несколько других шаров, каждый из них будет переносить только часть энергии.
Точно так же самые эффективные проводники электричества – это металлы, у которых есть один валентный электрон, который может свободно перемещаться и вызывает сильную реакцию отталкивания в других электронах. Так обстоит дело с наиболее проводящими металлами, такими как серебро, золото и медь. Каждый из них имеет один валентный электрон, который движется с небольшим сопротивлением и вызывает сильную реакцию отталкивания.
Полупроводниковые металлы (или металлоиды) имеют большее количество валентных электронов ( обычно четыре и более). Таким образом, хотя они могут проводить электричество, они неэффективны в этой задаче. Однако при нагревании или добавлении других элементов полупроводники, такие как кремний и германий, могут стать чрезвычайно эффективными проводниками электричества.
Металлическая проводимость
Электропроводность в металлах должна соответствовать закону Ома, который гласит, что ток прямо пропорционален электрическому полю, приложенному к металлу. Закон, названный в честь немецкого физика Георга Ома, появился в 1827 году в опубликованной статье, в которой излагалось, как ток и напряжение измеряются в электрических цепях. Ключевой переменной в применении закона Ома является удельное сопротивление металла.
Удельное сопротивление противоположно электрической проводимости, оценивая, насколько сильно металл противодействует потоку электрического тока. Обычно это значение измеряется на противоположных гранях куба материала длиной один метр и описывается как омметр (Ом · м). Удельное сопротивление часто обозначается греческой буквой ро (ρ).
С другой стороны, электрическая проводимость обычно измеряется в сименсах на метр (S⋅m −1 ) и представлен греческой буквой сигма (σ). Один сименс равен одному ому, обратному величине..
Электропроводность, удельное сопротивление металлов
Материал |
Удельное сопротивление
|
Проводимость
|
|---|---|---|
| Серебро | 1,59×10 -8 | 6.30×10 7 |
| Медь | 1.68×10 -8 | 5.98×10 7 |
| Отожженная медь | 1.72×10 -8 | 5.80×10 7 |
| Золото | 2.44×10-8 | |
| Алюминий | 2,82×10 -8 | 3,5×10 7 |
| Кальций | 3.36×10-8 | 2.82×107 |
| Бериллий | 4,00×10 -8 | 2,500×10 7 |
| Родий | 4,49×10 -8 | 2,23×10 7 |
| Магний | 4.66×10-8 | 2.15×10 7 |
| Молибден | 5,225×10 -8 | 1,914×10 7 |
| Иридиум | 5,289×10 -8 | 1.891×10 7 |
| Вольфрам | 5.49×10-8 | 1.82×107 |
| Цинк | 5.945×10 -8 | 1.682×10 7 |
| Кобальт | 6,25×10 -8 | 1.60×107 |
| Кадмий | 6,84×10 -8 | 1,46 7 |
| Никель (электролитический) | 6.84×10-8 | 1.46×107 |
| Рутений | 7,595×10 -8 | 1,31×10 7 |
| Литий | 8,54×10 -8 вверх> | 1.17×10 7 |
| Железо | 9,58×10 -8 | 1,04×10 7 |
| Платина | 1.06×10 -7 | 9.44×10 6 |
| Палладий | 1,08×10 -7 | 9,28×10 6 |
| Олово | 1,15×10 -7 | 8.7×106 |
| Селен | 1.197 x10 -7 | 8,35×10 6 |
| Тантал | 1,24×10 -7 | 8,06×10 6 |
| Ниобий | 1.31×10-7 | 7.66×10 6 |
| Сталь (литая) | 1.61×10 -7 | 6.21×10 6 |
| Chromium | 1.96×10 -7 | 5.10×10 6 |
| Ведущий | 2.05×10 -7 | 4. 87×10 6 |
| Ванадий | 2,61×10 -7 | 3,83×10 6 |
| Уран | 2,87×10 -7 | 3,48×10 6 |
| Сурьма * | 3,92×10 -7 | 2,55×10 6 |
| Цирконий | 4,105×10 -7 | 2,44×10 6 |
| Титан | 5.56×10 -7 | 1,798×10 6 |
| Меркурий | 9,58×10 -7 | 1,044×10 6 |
| Германий * | 4.6×10 -1 | 2.17 |
| Кремний * | 6.40×10 2 | 1.56×10 -3 |
* Примечание: удельное сопротивление полупроводников (металлоидов) сильно зависит от наличия примесей в материале. .
-
Определение электропроводности -
Как работает электроэнергия?
-
10 примеров электрических проводников и изоляторов
-
Что такое проводимость?
-
Таблица электрического сопротивления и проводимости
-
Как работает фотоэлемент
-
Какой элемент является наиболее проводящим?
-
Связь между электричеством и магнетизмом
-
Что такое электрические, тепловые и звуковые проводники
-
Закон Ома
-
Металлическое соединение: определение, свойства и примеры
-
Что такое электрический ток?
-
Определение электронов: глоссарий химии
-
Основы: введение в электричество и электронику
-
Определение напряжения в физике
-
Список групп периодических таблиц
