金属导电性

铜是最具导电性的金属之一。 照片和复制Adam Crowley

金属中的电导率是带电粒子运动的结果。

金属元素的原子的特征是存在价电子 - 原子外壳中的电子可以自由移动。 正是这些“自由电子”允许金属传导电流。

因为价电子可以自由移动,所以它们可以穿过形成金属物理结构的晶格。

在电场下,自由电子通过金属移动,就像台球撞在一起,在移动时传递电荷。

当阻力小时,能量转移最强。 在台球桌上,这发生在一个球撞击另一个球时,将其大部分能量传递给下一个球。 如果一个球击中多个其他球,那么每个球将只携带一小部分能量。

同样的道理,最有效的电导体是具有单价电子的金属,它可以自由移动并在其他电子中引起强烈的排斥反应。 大多数导电金属(如金和 铜)都是这种情况,每种金属都有一个单价电子,电阻很小,电阻很小,引起强烈的排斥反应。

半导体金属(或准金属 )具有较高数量的价电子(通常为四个或更多),尽管它们可以导电,但它们在任务中效率低下。

但是,当加热或掺杂其他元素时,像这样的半导体可以成为非常有效的电力导体。

金属传导必须遵循欧姆定律,欧姆定律指出电流与施加于金属的电场成正比。 应用欧姆定律的关键变量是金属的电阻率。

电阻率与电导率相反,评估金属与电流流动的相反程度。 这通常是在1米的材料立方体的相对面上测量的,并被描述为欧姆表(Ω·m)。 电阻率通常由希腊字母rho(ρ)表示。

另一方面,电导率通常通过西门子每米(S·m -1 )测量并由希腊字母西格玛(σ)表示。 一个西门子等于一个欧姆的倒数。

金属中的电导率和电阻率

材料

抵抗力
p(Ω•m)在20°C

电导率
σ(S / m)在20℃

1.59x10 -8 6.30x10 7
1.68x10 -8 5.98x10 7
退火的铜 1.72x10 -8 5.80x10 7
2.44x10 -8 4.52x10 7
2.82x10 -8 3.5x10 7
3.36x10 -8 2.82x10 7
4.00x10 -8 2.500x10 7
4.49x10 -8 2.23x10 7
4.66x10 -8 2.15x10 7
5.225×10 -8 1.914x10 7
5.289×10 -8 1.891x10 7
5.49x10 -8 1.82x10 7
5.945x10 -8 1.682x10 7
6.25x10 -8 1.60x10 7
6.84×10 -8 1.46 7
(电解) 6.84×10 -8 1.46x10 7
7.595x10 -8 1.31x10 7
8.54×10 -8 1.17x10 7
9.58×10 -8 1.04x10 7
1.06x10 -7 9.44x10 6
1.08x10 -7 9.28x10 6
1.15x10 -7 8.7x10 6
1.197x10 -7 8.35x10 6
1.24x10 -7 8.06x10 6
1.31x10 -7 7.66x10 6
(铸造) 1.61x10 -7 6.21x10 6
1.96x10 -7 5.10x10 6
2.05x10 -7 4.87x10 6
2.61x10 -7 3.83x10 6
2.87x10 -7 3.48x10 6
* 3.92x10 -7 2.55x10 6
4.105x10 -7 2.44x10 6
5.56x10 -7 1.798x10 6
9.58x10 -7 1.044x10 6
锗* 4.6×10 -1 2.17
硅* 6.40x10 2 1.56×10 -3

*注意:半导体(准金属)的电阻率严重依赖于材料中杂质的存在。

图表源数据

艾迪科技公司
网址:http://eddy-current.com/conductivity-of-metals-sorted-by-resistivity/
维基百科:电导率
网址:https://en.wikipedia.org/wiki/Electrical_conductivity