Ηλεκτρική αγωγιμότητα στα μέταλλα

Η ηλεκτρική αγωγιμότητα στα μέταλλα είναι αποτέλεσμα της κίνησης των ηλεκτρικά φορτισμένων σωματιδίων.

Τα άτομα των μεταλλικών στοιχείων χαρακτηρίζονται από την παρουσία ηλεκτρονίων σθένους - ηλεκτρόνια στο εξωτερικό κέλυφος ενός ατόμου που είναι ελεύθερα να μετακινηθούν. Αυτά τα «ελεύθερα ηλεκτρόνια» επιτρέπουν στα μέταλλα να διεξάγουν ηλεκτρικό ρεύμα.

Επειδή τα ηλεκτρόνια σθένους είναι ελεύθερα να κινούνται μπορούν να ταξιδεύουν μέσα από το πλέγμα που σχηματίζει τη φυσική δομή ενός μετάλλου.

Κάτω από ένα ηλεκτρικό πεδίο, τα ελεύθερα ηλεκτρόνια κινούνται μέσα στο μέταλλο, όπως οι μπάλες του μπιλιάρδου που χτυπούν το ένα το άλλο, περνώντας ένα ηλεκτρικό φορτίο καθώς κινούνται.

Η μεταφορά ενέργειας είναι ισχυρότερη όταν υπάρχει μικρή αντίσταση. Σε ένα τραπέζι μπιλιάρδου, αυτό συμβαίνει όταν μια μπάλα χτυπά εναντίον μιας άλλης μίας μπάλας, περνώντας το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειας της στην επόμενη μπάλα. Αν μία μπάλα χτυπήσει πολλές άλλες μπάλες, κάθε μία από αυτές θα φέρει μόνο ένα κλάσμα της ενέργειας.

Με τον ίδιο τρόπο, οι πιο αποτελεσματικοί αγωγοί ηλεκτρισμού είναι μέταλλα που έχουν ένα μόνο ηλεκτρόνιο σθένους ελεύθερο να μετακινηθεί και προκαλεί μια ισχυρή αντίδραση απωθήσεως σε άλλα ηλεκτρόνια. Αυτή είναι η περίπτωση των πιο αγώγιμων μετάλλων, όπως του αργύρου , του χρυσού και του χαλκού , που το καθένα έχει ένα μόνο ηλεκτρόνιο σθένους που κινείται με μικρή αντίσταση και προκαλεί μια ισχυρή αντίδραση απωθήσεως.

Τα ημιαγωγικά μέταλλα (ή τα μεταλλοειδή ) έχουν μεγαλύτερο αριθμό ηλεκτρόνων σθένους (συνήθως τέσσερα ή περισσότερα) έτσι, αν και μπορούν να διεξάγουν ηλεκτρική ενέργεια, είναι αναποτελεσματικά στην εργασία.

Ωστόσο, όταν θερμαίνονται ή έχουν προσμείξεις με άλλα στοιχεία ημιαγωγοί όπως το πυρίτιο και το γερμάνιο μπορούν να γίνουν εξαιρετικά αποτελεσματικοί αγωγοί ηλεκτρισμού.

Η επαγωγή στα μέταλλα πρέπει να ακολουθεί τον νόμο του Ohm, ο οποίος δηλώνει ότι το ρεύμα είναι άμεσα αναλογικό προς το ηλεκτρικό πεδίο που εφαρμόζεται στο μέταλλο. Η βασική μεταβλητή στην εφαρμογή του νόμου του Ohm είναι η ειδική αντίσταση του μετάλλου.

Η αντίσταση είναι το αντίθετο της ηλεκτρικής αγωγιμότητας, αξιολογώντας πόσο έντονα ένα μέταλλο αντιτίθεται στη ροή ηλεκτρικού ρεύματος. Αυτό μετράται συνήθως στις απέναντι όψεις ενός κύβου μήκους ενός μέτρου και περιγράφεται ως μετρητής ωμ (Ω⋅m). Η αντίσταση συχνά αντιπροσωπεύεται από το ελληνικό γράμμα rho (ρ).

Η ηλεκτρική αγωγιμότητα, από την άλλη πλευρά, μετράται συνήθως με siemens ανά μέτρο (S⋅m ^-1 ) και αντιπροσωπεύεται από το ελληνικό γράμμα sigma (σ). Ένα siemens είναι ίσο με το αντίστροφο ενός ohm.

Αγωγιμότητα & Ανθεκτικότητα στα Μέταλλα

* Σημείωση: Η ειδική αντίσταση των ημιαγωγών (μεταλλοειδή) εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την παρουσία ακαθαρσιών στο υλικό.

Δεδομένα πηγής χάρτη

Eddy Current Technology Inc.
URL: http://eddy-current.com/conductivity-of-metals-sorted-by-resistivity/
Wikipedia: Ηλεκτρική αγωγιμότητα
URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Electrical_conductivity