A fémek elektromos vezetőképessége az elektromosan töltött részecskék mozgásának eredménye.
A fém elemek atomjait olyan hullámelektronok - elektronok jelenléte jellemzi, amelyek az atom külső héjában képesek mozogni. Ezek a "szabad elektronok" lehetővé teszik a fémek számára, hogy elektromos áramot vezessenek.
Mivel a kondenzációs elektronok szabadon mozoghatnak, a fém fémszerkezetét képező rácson keresztül tudnak haladni.
Egy elektromos mező alatt a szabad elektronok a fémben mozognak, hasonlóan a biliárd golyókhoz, amelyek egymás ellen kopognak, elektromos töltéssel haladnak, ahogy mozognak.
Az energiaátadás a legerősebb, ha kevés az ellenállás. Egy biliárdasztalnál ez akkor jelentkezik, amikor egy labda egy másik labda ellen támad, és energiájának nagy részét a következő labdára engedik át. Ha egy golyó több más golyót csap, akkor mindegyiknek csak az energiájának csak töredéke lesz.
Ugyanígy a villamos energia leghatékonyabb vezetékei olyan fémek, amelyeknek egyetlen valenciális elektronja van, amely szabadon mozog, és erős visszaverődési reakciót okoz más elektronokban. Ez a helyzet a leginkább vezetőképes fémekben, például ezüstben , aranyban és rézben , amelyek mindegyike egyetlen vegyértékelektronnal rendelkezik, amely kevés ellenállással mozog és erős visszaszorító reakciót vált ki.
A félvezető fémek (vagy metalloidok ) nagyobb számú elektromosságot (általában négyet vagy többet) tartalmaznak, így bár elektromosságot képesek végezni, a feladat szempontjából nem hatékonyak.
Azonban, ha más elemekkel fűtött vagy adalékolt, akkor a félvezetők, mint a szilícium és a germánium rendkívül hatékony áramvezetőkké válhatnak.
A fémvezetésnek követnie kell az Ohm törvényét, amely kimondja, hogy az áram közvetlenül arányos a fémre alkalmazott elektromos mezővel. Az Ohm törvényének legfontosabb változója a fém ellenállása.
Az ellenállóképesség ellentétes az elektromos vezetőképességgel, értékelve, hogy a fém mennyire ellenzi az elektromos áram áramlását. Ezt általában egy méteres kocka ellentétes oldalain mérjük, és ohmmérőnek (Ω⋅m) írjuk le. Az ellenállást gyakran a rho (ρ) görög betű képviseli.
Az elektromos vezetőképességet általában a siemens per méter (S⋅m -1 ) mérik és a görög szigma (σ) betű képviseli. Egy siemens egyenlő az egy ohm kölcsönösségével.
Vezetőképesség és ellenállóképesség a fémekben
Anyag | Resistivity | Vezetőképesség |
|---|---|---|
| Ezüst | 1,59x10 -8 | 6,30x10 7 |
| Réz | 1,68x10 -8 | 5,98x10 7 |
| Gyapott réz | 1,72x10 -8 | 5,80x10 7 |
| Arany | 2,44x10 -8 | 4,52x10 7 |
| Alumínium | 2,82 x 10 -8 | 3,5x10 7 |
| Kalcium | 3,36x10 -8 | 2,82x10 7 |
| Berillium | 4,00x10 -8 | 2,500x10 7 |
| Ródium | 4.49x10 -8 | 2,23x10 7 |
| Magnézium | 4,66 x 10 -8 | 2.15x10 7 |
| Molibdén | 5,225x10 -8 | 1,914x10 7 |
| Iridium | 5,289x10 -8 | 1,891x10 7 |
| Volfrám | 5,49x10 -8 | 1,82x10 7 |
| Cink | 5,945x10 -8 | 1,682x10 7 |
| Kobalt | 6,25x10 -8 | 1,60x10 7 |
| Kadmium | 6,84x10 -8 | 1,46 7 |
| Nikkel (elektrolitikus) | 6,84x10 -8 | 1,46x10 7 |
| Ruténium | 7,595x10 -8 | 1,31x10 7 |
| Lítium | 8,54x10 -8 | 1,17x10 7 |
| Vas | 9,58x10 -8 | 1,04x10 7 |
| Platina | 1,06x10 -7 | 9,44x10 6 |
| Palladium | 1,08x10 -7 | 9,28x10 6 |
| Ón | 1,15x10 -7 | 8,7x10 6 |
| Szelén | 1,197x10 -7 | 8,35x10 6 |
| Tantál | 1,24x10 -7 | 8,06x10 6 |
| Nióbium | 1,31x10 -7 | 7,66x10 6 |
| Acél (öntött) | 1,61x10 -7 | 6,21x10 6 |
| Króm | 1,96x10 -7 | 5,10x10 6 |
| Vezet | 2,05x10 -7 | 4,87x10 6 |
| Vanádium | 2.61x10 -7 | 3,83x10 6 |
| Uránium | 2,87x10 -7 | 3,48x10 6 |
| Antimon * | 3,92 x 10 -7 | 2,55x10 6 |
| Cirkónium | 4,105x10 -7 | 2.44x10 6 |
| Titán | 5,56x10 -7 | 1,798x10 6 |
| Higany | 9,58x10 -7 | 1,044x10 6 |
| Germánium* | 4,6x10-1 | 2.17 |
| Szilícium* | 6,40x10 2 | 1,56x10 -3 |
* Megjegyzés: A félvezetők (metalloidok) ellenállása nagymértékben függ az anyagban lévő szennyeződések jelenlététől.
Chart forrásadatok
Eddy Current Technology Inc.
URL: http://eddy-current.com/vezetékességi-metálok-sorted-by-resistivity/
Wikipedia: Elektromos vezetőképesség
URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Electrical_conductivity