Električna prevodnost v kovinah je posledica gibanja električno napolnjenih delcev.
Atome kovinskih elementov zaznamujejo prisotnost valenčnih elektronov - elektronov v zunanji lupini atoma, na katerega se lahko premikajo. To so ti "prosti elektroni", ki kovinam dovoljujejo električni tok.
Ker valenčni elektroni prosto gibljejo, lahko potujejo skozi rešetko, ki tvori fizično strukturo kovine.
V električnem polju se prosti elektroni premikajo skozi kovino, podobno kot biljardne kroglice, ki se potegujejo drug proti drugemu, pri čemer se premikajo električni naboji.
Prenos energije je najmočnejši, če je malo upora. Na biljardni mizi se to zgodi, ko kroglica udari proti drugi enojni žogi, tako da večino svoje energije prenese na naslednjo žogo. Če enojna žoga udari več drugih kroglic, bo vsaka od njih nosila samo del energije.
Na isti način so najučinkovitejši vodniki električne energije kovine, ki imajo en sam valenčni elektron, ki se lahko premika in povzroča močno odbojno reakcijo v drugih elektronih. To velja za najbolj prevodne kovine, kot so srebro , zlato in baker , ki imajo en sam valenčni elektron, ki se premika z majhnim odpornostjo in povzroča močno odbojno reakcijo.
Polprevodniške kovine (ali metaloidi ) imajo večje število valenčnih elektronov (navadno štiri ali več), čeprav lahko vodijo električno energijo, so pri nalogi neučinkovite.
Vendar pa lahko pri segrevanju ali dopiranju z drugimi elementi polprevodniki, kot sta silicij in germanij, lahko postanejo izredno učinkoviti vodniki električne energije.
Prevod v kovine mora slediti zakonu Ohma, ki pravi, da je tok neposredno sorazmeren z električnim poljem, ki se uporablja za kovine. Ključna spremenljivka pri uporabi Ohmovega zakona je odpornost kovin.
Odpornost je nasprotna električni prevodnosti, ki ocenjuje, kako močno je kovina v nasprotju s tokom električnega toka. To se običajno meri na nasprotnih straneh enomestne kocke materiala in je opisana kot ohm meter (Ω⋅m). Odpornost pogosto predstavlja grška črka rho (ρ).
Električno prevodnost se običajno meri s siemensi na meter (S⋅m -1 ) in jo predstavlja grška črka sigma (σ). En siemens je enakovreden vzajemnemu enemu ohmu.
Prevodnost in odpornost v kovinah
Material | Upornost | Prevodnost |
|---|---|---|
| Srebrna | 1.59x10 -8 | 6.30x10 7 |
| baker | 1.68x10 -8 | 5.98x10 7 |
| Žarjen baker | 1.72x10 -8 | 5.80x10 7 |
| Zlato | 2.44x10 -8 | 4,52x10 7 |
| Aluminij | 2.82x10 -8 | 3,5x10 7 |
| Kalcij | 3,36 x 10 -8 | 2.82x10 7 |
| Berilij | 4,00 x 10 -8 | 2.500x10 7 |
| Rodij | 4.49x10 -8 | 2.23x10 7 |
| Magnezij | 4.66x10 -8 | 2.15x10 7 |
| Molibden | 5.225x10 -8 | 1.914x10 7 |
| Iridium | 5.289x10 -8 | 1.891x10 7 |
| Volfram | 5.49x10 -8 | 1.82x10 7 |
| Cink | 5,945 x 10 -8 | 1.682x10 7 |
| Kobalt | 6.25x10 -8 | 1.60x10 7 |
| Kadmij | 6.84x10 -8 | 1,46 7 |
| Nikelj (elektrolitski) | 6.84x10 -8 | 1,46 x 10 7 |
| Rutenij | 7.595x10 -8 | 1.31x10 7 |
| Litij | 8.54x10 -8 | 1,17x10 7 |
| Železo | 9,58x10 -8 | 1.04x10 7 |
| Platina | 1.06 x 10 -7 | 9.44x10 6 |
| Paladij | 1.08x10 -7 | 9.28x10 6 |
| Kositer | 1,15x10 -7 | 8.7x10 6 |
| Selen | 1.197x10 -7 | 8.35x10 6 |
| Tantal | 1,24 x 10 -7 | 8.06x10 6 |
| Niobium | 1.31x10 -7 | 7.66x10 6 |
| Jeklo (Cast) | 1.61x10 -7 | 6.21x10 6 |
| Krom | 1.96x10 -7 | 5.10x10 6 |
| Svinec | 2.05x10 -7 | 4.87x10 6 |
| Vanadij | 2.61x10 -7 | 3.83x10 6 |
| Uran | 2.87x10 -7 | 3.48x10 6 |
| Antimonija * | 3,92 x 10 -7 | 2.55x10 6 |
| Cirkonij | 4.105x10 -7 | 2.44x10 6 |
| Titan | 5.56x10 -7 | 1.798x10 6 |
| Živo srebro | 9,58x10 -7 | 1,044 x 10 6 |
| Germanij * | 4.6x10 -1 | 2.17 |
| Silicon * | 6.40x10 2 | 1.56x10 -3 |
* Opomba: Uporovnost polprevodnikov (metaloidov) je močno odvisna od prisotnosti nečistoč v materialu.
Vir podatkov iz grafikona
Eddy Current Technology Inc.
URL: http://eddy-current.com/conductivity-of-metals-sorted-by-resistivity/
Wikipedia: Električna prevodnost
URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Električna_prevodnost