Een elektrische geleider is een stof die een lage soortelijke weerstand heeft en gemakkelijk elektrische stroom geleidt.. De aanwezigheid van een groot aantal vrij bewegende geladen deeltjes in een geleider wordt een drager genoemd.. Onder invloed van een extern elektrisch veld, dragers bewegen directioneel, een schijnbare stroom creëren. Dan, wat is de beste geleider van elektriciteit?
Inhoudsopgave
- Soorten elektrische geleider
- Welk metaal is de beste geleider van elektriciteit?
- Factoren die van invloed zijn op elektrische geleidbaarheid
- Elektrisch geleidende materialen
Soorten elektrische geleider
Stevige geleiders
Metalen en grafiet zijn de meest voorkomende vaste geleiders. Los valentie-elektronen van de buitenste lagen metaal en grafiet zijn gemakkelijk los te maken van de kern. en worden vrije elektronen, die de dragers van elektrische geleidbaarheid vormen.
De concentratie van vrije elektronen in metalen en grafiet is erg groot., ongeveer 10^22 per kubieke centimeter. De soortelijke weerstand van metalen en grafiet is, dus, erg klein en de elektrische geleidbaarheid erg groot.
Vloeibare geleiders
Elektrolytoplossingen zijn ook geleiders, waarvan de dragers positieve en negatieve ionen zijn. Het is aangetoond dat de meeste zuivere vloeistoffen, hoewel ze kunnen dissociëren, ze doen het in kleine mate en, dus, het zijn geen chauffeurs. Hoe dan ook, als een beetje elektrolyt wordt toegevoegd, de ionenconcentratie is sterk verhoogd, waardoor de soortelijke weerstand aanzienlijk daalt.
Dit komt omdat de concentratie van dragers in het elektrolyt veel lager is dan die van metalen.. Ook, ionen hebben een grote interactie met het omringende medium, waardoor zijn mobiliteit in het externe elektrische veld veel minder is.
Geleidende gassen
Geïoniseerde gassen kunnen ook elektriciteit geleiden en hun dragers zijn positieve en negatieve elektronen en ionen.. Als een regel, gassen zijn goede isolatoren. Gasmoleculen kunnen worden gedissocieerd met behulp van externe manipulaties zoals verwarming of röntgenstraling, gammastraling of ultraviolet licht. Het geïoniseerde gas kan dan een geleider worden..
De geleidbaarheid van geïoniseerde gassen is sterk afhankelijk van de aangelegde spanning en gaat vaak gepaard met fysische processen zoals geluidsopwekking en luminescentie.. Geïoniseerde gassen worden vaak gebruikt bij de vervaardiging van elektrische lichtbronnen..
Welk metaal is de beste geleider van elektriciteit?
De concentratie van vrije elektronen in metalen is groot.. Dat is waarom, de geleidbaarheid van de metalen geleiders is meestal groter dan die van andere geleidende materialen. De soortelijke weerstand van metalen geleiders neemt over het algemeen af naarmate de temperatuur daalt.. Bij zeer lage temperaturen, de soortelijke weerstand van sommige metalen en legeringen verdwijnt bijna en wordt supergeleidend.
Over elektrische geleidbaarheid, de hoogste is die van zilver, gevolgd door koper en goud. Zilver heeft ook de hoogste thermische geleidbaarheid en lichtreflectie van alle metalen..
Waarom is zilver de beste geleider van elektriciteit?? Het heeft te maken met zijn chemische valentie en zijn kristallijne structuur.. Vergeleken met andere metalen, de elektronen van zilver bewegen vrijer.
Hoe dan ook, hoewel zilver het beste is materiële geleider, koper en aluminium worden meer gebruikt in elektrische toepassingen. Dit komt omdat koper goedkoper is en een hogere weerstand tegen corrosie heeft.. Bij betaling, in plaats van, heeft verminderde geleidbaarheid op het buitenoppervlak wanneer het zijn glans verliest.
Tabel van de Orde van geleidbaarheid van metalen
Hoe de grootte en vorm van een stof de elektrische geleidbaarheid beïnvloeden, Aangenomen wordt dat alle monsters even groot zijn.. De volgorde van gewone levende metalen van meest geleidend naar minst geleidend is als volgt.
Plata > Koper > Oro > Aluminium > Zink > Nikkel > Messing > Bronzen > Hierro > Platina > Koolstofstaal > Lood > Roestvrij staal
Factoren die van invloed zijn op elektrische geleidbaarheid
De elektrische geleidbaarheid van een materiaal kan worden beïnvloed door externe omstandigheden en, gebruikelijk, er zijn vijf belangrijke factoren.
- Temperatuur: De verandering in temperatuur van een geleider zal zijn elektrische geleidbaarheid wijzigen. Zoals gewoonlijk, de temperatuurstijging veroorzaakt thermische excitatie van de atomen en vermindert de geleidbaarheid, terwijl de weerstand toeneemt. Deze relatie is meestal lineair, behalve bij lage temperaturen.
- onzuiverheden: Het toevoegen van onzuiverheden aan een geleider vermindert de geleidbaarheid.. Bijvoorbeeld, ongeraffineerd zilver is niet zo'n goede geleider als puur zilver. Roestig zilver is niet zo goed als glanzend zilver. Onzuiverheden beïnvloeden de geleidbaarheid omdat ze de vrije beweging van elektronen verhinderen..
- Kristalstructuur en fasen: Als er verschillende fasen in het materiaal zijn, elektrische geleidbaarheid is enigszins verminderd op de interface. De manier waarop het materiaal wordt behandeld, heeft ook invloed op de elektrische geleidbaarheid..
- Elektromagnetisch veld: Wanneer een elektrische stroom door een geleider vloeit, genereert zijn eigen elektromagnetische veld. Het magnetische veld staat loodrecht op het elektrische veld.. Het externe elektromagnetische veld creëert een magnetische weerstand die de stroom vertraagt.
- Frequentie: Het aantal oscillatiecycli per seconde dat de wisselstroom voltooit, is de frequentie.. Vanaf een bepaald niveau, hoge frequenties zorgen ervoor dat stroom rond een geleider stroomt zonder er doorheen te gaan (film-effect). Omdat er geen schommelingen zijn, het skin-effect treedt niet op bij gelijkstroom.
Elektrisch geleidende materialen
Los elektrisch geleidende materialen zijn materialen die worden gebruikt om elektrische stroom over te brengen met slechts een klein energieverlies. Ze worden voornamelijk vertegenwoordigd door elektrische draden en kabels.
Met de ontwikkeling van de elektriciteitsindustrie, geleidende coatings worden ook veel gebruikt, transparante geleidende materialen en lijmen. De basiseigenschappen van geleidende materialen worden gekenmerkt door hun soortelijke weerstand.
De metalen geleiders die worden gebruikt in elektrische draden en kabels zijn voornamelijk koper., aluminium en zijn legeringen. Koper als geleidend materiaal is voornamelijk elektrolytisch koper, met een kopergehalte van 99,97% al 99,98%. De aanwezigheid van metallische onzuiverheden en zuurstof kan de elektrische geleidbaarheid van koperen geleiders verminderen..
Aluminiumdraden hebben een lage elektrische geleidbaarheid in vergelijking met koperdraden.. Hoe dan ook, het gewicht is licht en de relatieve dichtheid is alleen 1/3 van het koper. Dit is een van de belangrijkste voordelen van aluminium geleiders. Hoofdzakelijk gebruikt als stroom- en distributielijn. Voor de hoogspanningskabels van meer dan 160 kV, aluminium geleiders versterkt met draden van staal of aluminiumlegering worden vaak gebruikt.