Elektros laidumas metaluose yra elektriškai įkrautų dalelių judėjimo rezultatas. Metalinių elementų atomai apibūdinami valentiniais elektronais, kurie yra laisvo judėjimo atomo išoriniame apvalkale esantys elektronai. Būtent šie „laisvieji elektronai“ leidžia metalams praleisti elektros srovę.
Kadangi valentiniai elektronai gali laisvai judėti, jie gali judėti per groteles, sudarančias fizinę metalo struktūrą. Esant elektriniam laukui, laisvieji elektronai juda per metalą panašiai kaip biliardo rutuliai, beldžiasi vienas į kitą, ir juda.
Energijos perdavimas
Stipriausias energijos perdavimas yra tada, kai yra mažai atsparumo. Ant biliardo stalo tai įvyksta, kai kamuolys atsitrenkia į kitą vieną rutulį, perduodant didžiąją dalį savo energijos kitam rutuliui. Jei vienas rutulys smogia į kelis kitus rutulius, kiekvienas iš jų nešios tik dalelę energijos.
Tuo pačiu efektyviausi elektros laidininkai yra metalai, turintys vieną valentinį elektroną, kuris laisvai juda ir sukelia stiprią atstumiančią reakciją kituose elektronuose. Taip yra su laidžiausiais metalais, tokiais kaip sidabras,
auksasir varis. Kiekvienas iš jų turi vieną valentinį elektroną, kuris juda mažu pasipriešinimu ir sukelia stiprią atstumiančią reakciją.Puslaidininkiniai metalai (arba metaloidai) turi didesnį valentinių elektronų skaičių (paprastai keturis ar daugiau). Taigi, nors jie ir gali valdyti elektrą, jie neveiksmingi atliekant užduotį. Puslaidininkams, pavyzdžiui, kaitinant ar dezinfekuojant kitus elementus silicio germanis gali tapti ypač efektyviu elektros laidininku.
Metalo laidumas
Laidumas metaluose turi atitikti Ohmo įstatymą, kuriame teigiama, kad srovė yra tiesiogiai proporcinga metalui veikiančiam elektriniam laukui. Įstatymas, pavadintas vokiečių fiziko Georgo Ohmo vardu, pasirodė 1827 m. Išspausdintame dokumente, kuriame aprašoma, kaip srovė ir įtampa matuojami elektros grandinėmis. Pagrindinis kintamasis taikant Ohio dėsnį yra metalo varža.
Atsparumas yra priešingas elektros laidumui, vertinant, kaip stipriai metalas priešinasi elektros srovės tekėjimui. Paprastai tai matuojama per priešingus vieno metro medžiagos kubo paviršius ir apibūdinama kaip omo matuoklis (Ω⋅m). Atsparumą dažnai apibūdina graikiška raidė rho (ρ).
Elektros laidumas, kita vertus, paprastai matuojamas siemendais metrui (S⋅m−1) ir atstovaujama graikiška raide sigma (σ). Vienas siemensas yra lygus vieno omo grįžtamumui.
Metalai, laidumas, varža
Medžiaga |
Atsparumas |
Laidumas |
|---|---|---|
| sidabras | 1,59x10-8 | 6.30x107 |
| Varis | 1,68x10-8 | 5,98x107 |
| Atkaitintas varis | 1,72x10-8 | 5,80x107 |
| Auksas | 2,44x10-8 | 4,52x107 |
| Aliuminis | 2,82x10-8 | 3,5x107 |
| Kalcis | 3,36 x 10-8 | 2,82x107 |
| Berilis | 4.00x10-8 | 2 500 x 107 |
| Rodis | 4,49 x 10-8 | 2,23 x 107 |
| Magnis | 4,66x10-8 | 2,15x107 |
| Molibdenas | 5,225x10-8 | 1,914x107 |
| Iridis | 5,289x10-8 | 1,891x107 |
| Volframas | 5.49x10-8 | 1,82x107 |
| Cinkas | 5,945x10-8 | 1,682x107 |
| Kobaltas | 6,25x10-8 | 1,60x107 |
| Kadmis | 6,84 x 10-8 | 1.467 |
| Nikelis (elektrolitinis) | 6,84 x 10-8 | 1,46x107 |
| Rutenis | 7,595x10-8 | 1,31x107 |
| Ličio | 8,54x10-8 | 1,17x107 |
| Geležies | 9,58x10-8 | 1,04x107 |
| Platina | 1,06x10-7 | 9,44x106 |
| Paladis | 1,08x10-7 | 9,28x106 |
| Alavas | 1,15x10-7 | 8,7x106 |
| Selenas | 1,197x10-7 | 8,35x106 |
| Tantalas | 1,24x10-7 | 8,06x106 |
| Niobis | 1,31x10-7 | 7,66x106 |
| Plienas (liet.) | 1,61 x 10-7 | 6,21x106 |
| Chromas | 1,96x10-7 | 5.10x106 |
| Vadovauti | 2,05x10-7 | 4,87 x 106 |
| Vanadžio | 2,61 x 10-7 | 3,83x106 |
| Uranas | 2,87x10-7 | 3,48x106 |
| Stibis * | 3,92x10-7 | 2,55x106 |
| Cirkonis | 4.105x10-7 | 2,44x106 |
| Titanas | 5,56 x 10-7 | 1,798x106 |
| Gyvsidabris | 9,58x10-7 | 1 044 x 106 |
| Germaniumas * | 4,6x10-1 | 2.17 |
| Silicis * | 6.40x102 | 1,56x10-3 |
* Pastaba: Puslaidininkių (metaloidų) varža labai priklauso nuo priemaišų buvimo medžiagoje.