الموصلية الكهربائية في المعادن هي نتيجة لحركة الجسيمات المشحونة كهربائيًا.
تتميز ذرات العناصر المعدنية بوجود إلكترونات التكافؤ - الإلكترونات في الغلاف الخارجي للذرة التي تتحرك بحرية. هذه هي "الإلكترونات الحرة" التي تسمح للمعادن بإجراء تيار كهربائي.
ولأن إلكترونات التكافؤ حرّة في التحرك ، فيمكنها الانتقال عبر الشبكة الشبكية التي تشكل البنية الفيزيائية للمعدن.
تحت مجال كهربائي ، تتحرك الإلكترونات الحرة عبر المعدن تشبه إلى حد كبير كرات البلياردو التي تطرق بعضها البعض ، وتمرر شحنة كهربائية أثناء تحركها.
إن نقل الطاقة هو الأقوى عندما تكون المقاومة قليلة. على طاولة البلياردو ، يحدث هذا عندما تضرب الكرة كرة أخرى ، وتمرر معظم طاقتها على الكرة التالية. إذا ضربت كرة واحدة عدة كرات أخرى ، فإن كل واحدة منها لن تحمل سوى جزء صغير من الطاقة.
على نفس المنوال ، فإن أكثر الموصلات فعالية للكهرباء هي المعادن التي لديها إلكترون وحيد التكافؤ وهو حر في التحرك ويسبب ردة فعل قوية في إلكترونات أخرى. هذه هي الحالة في معظم المعادن الموصلة ، مثل الفضة والذهب والنحاس ، التي يملك كل منها إلكترونًا واحدًا متكافئًا يتحرك بمقاومة صغيرة ويسبب تفاعلًا قويًا في الصد.
تحتوي معادن شبه الموصلات (أو الفلزات ) على عدد أكبر من إلكترونات التكافؤ (عادة أربعة أو أكثر) ، على الرغم من أنها تستطيع توصيل الكهرباء ، إلا أنها غير فعالة في المهمة.
ومع ذلك ، عندما تسخن أو مخدر مع عناصر أخرى يمكن أن تصبح أشباه الموصلات مثل السيليكون والجرمانيوم موصلات للكهرباء عالية الكفاءة.
يجب أن يتبع التوصيل في المعادن قانون أوم ، والذي ينص على أن التيار يتناسب طرديا مع المجال الكهربائي المطبق على المعدن. المتغير الرئيسي في تطبيق قانون أوم هو المقاومة المعدنية.
المقاومة هي عكس الموصلية الكهربائية ، وتقييم مدى قوة تعارض معدن تدفق التيار الكهربائي. يقاس هذا عادة عبر الوجوه المعاكسة لمكعب متر واحد من المواد ويوصف بأنه متر أوم (ميكرون). غالباً ما يتم تمثيل المقاومة بالحرف اليوناني rho (ρ).
من ناحية أخرى ، يتم قياس الموصلية الكهربائية بواسطة السيمنس لكل متر (S⋅m −1 ) ويمثلها سيغما الحروف اليونانية (σ). واحد سيمنز يساوي المقلوب من واحد أوم.
الموصلية والمقاومة في المعادن
مواد | المقاومية | التوصيل |
|---|---|---|
| فضة | 1.59x10 -8 | 6.30x10 7 |
| نحاس | 1.68x10 -8 | 5.98x10 7 |
| صلب النحاس | 1.72x10 -8 | 5.80x10 7 |
| ذهب | 2.44x10 -8 | 4.52x10 7 |
| الألومنيوم | 2.82x10 -8 | 3.5x10 7 |
| الكلسيوم | 3.36x10 -8 | 2.82x10 7 |
| البيريليوم عنصر فلزي | 4.00 × 10 - 8 | 2.500 × 10 7 |
| الروديوم | 4.49x10 -8 | 2.23x10 7 |
| المغنيسيوم | 4.66x10 -8 | 2.15x10 7 |
| الموليبدينوم | 5.225x10 -8 | 1.914x10 7 |
| إيريديوم | 5.289x10 -8 | 1.891x10 7 |
| التنغستن | 5.49 × 10 -8 | 1.82x10 7 |
| زنك | 5.945x10 -8 | 1.682x10 7 |
| الكوبالت | 6.25 × 10 -8 | 1.60x10 7 |
| الكادميوم | 6.84 × 10 -8 | 1.46 7 |
| النيكل (كهربائيا) | 6.84 × 10 -8 | 1.46x10 7 |
| الروثينيوم عنصر فلزي | 7.595 × 10 -8 | 1.31x10 7 |
| ليثيوم | 8.54 × 10 -8 | 1.17x10 7 |
| حديد | 9.58x10 -8 | 1.04x10 7 |
| بلاتين | 1.06x10 -7 | 9.44x10 6 |
| البلاديوم | 1.08x10 -7 | 9.28x10 6 |
| قصدير | 1.15x10 -7 | 8.7 × 10 6 |
| عنصر السيلينيوم | 1.197x10 -7 | 8.35 × 10 6 |
| التنتالوم عنصر فلزي | 1.24x10 -7 | 8.06x10 6 |
| النيوبيوم | 1.31x10 -7 | 7.66x10 6 |
| الصلب (الزهر) | 1.61x10 -7 | 6.21x10 6 |
| الكروم | 1.96x10 -7 | 5.10x10 6 |
| قيادة | 2.05x10 -7 | 4.87x10 6 |
| الفاناديوم | 2.61x10 -7 | 3.83x10 6 |
| اليورانيوم | 2.87x10 -7 | 3.48x10 6 |
| الأنتيمون * | 3.92 × 10 - 7 | 2.55x10 6 |
| الزركونيوم | 4.105x10 -7 | 2.44x10 6 |
| التيتانيوم | 5.56x10 -7 | 1.798 × 10 6 |
| والزئبق | 9.58x10 -7 | 1.044x10 6 |
| الجرمانيوم * | 4.6 × 10 -1 | 2.17 |
| السيليكون * | 6.40x10 2 | 1.56 × 10 -3 |
* ملاحظة: إن مقاومة أشباه الموصلات (metalloids) تعتمد بشكل كبير على وجود شوائب في المادة.
بيانات مصدر الرسم البياني
Eddy Current Technology Inc.
عنوان URL: http://eddy-current.com/conductivity-of-metals-sorted-by-resistivity/
ويكيبيديا: الموصلية الكهربائية
عنوان URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Electrical_conductivity