Video: Moleculen, zouten en metalen 2 Geleidbaarheid uitgelegd 2024
Elektrische geleidbaarheid in metalen is een gevolg van de beweging van elektrisch geladen deeltjes.
De atomen van metaalelementen worden gekenmerkt door de aanwezigheid van valence-elektronen - elektronen in de buitenmantel van een atoom dat vrij kan bewegen. Het is deze 'vrije elektronen' die metalen in staat stellen een elektrische stroom te verrichten.
Omdat valence-elektronen vrij kunnen bewegen, kunnen ze door het rooster dat de fysieke structuur van een metaal vormt, reizen.
In een elektrisch veld beweegt vrije elektronen door het metaal, net als biljartballen die tegen elkaar kloppen, door een elektrische lading te verplaatsen terwijl ze bewegen.
De overdracht van energie is sterkst als er weinig weerstand is. Op een biljarttafel treedt dit op als een bal tegen een andere enkele bal raakt, waarbij het grootste deel van de energie op de volgende bal wordt overgebracht. Als een enkele bal meerdere andere ballen slaat, zal elk van deze slechts een fractie van de energie dragen.
Ook de meest effectieve geleiders van elektriciteit zijn metalen die een enkel valenselektron hebben die vrij kan bewegen en een sterke afstotingsreactie in andere elektronen veroorzaakt. Dit is het geval in de meest geleidende metalen, zoals zilver, goud en koper, die elk een enkel valenceelektron hebben die met weinig weerstand beweegt en een sterke afstotingsreactie veroorzaakt.
Semi-conductor metalen (of metalloïden) hebben een hoger aantal valence-elektronen (meestal vier of meer) dus, hoewel ze elektriciteit kunnen uitvoeren, zijn ze ondoeltreffend bij de taak.
Bij verhitting of gedoteerd met andere elementen kunnen halfgeleiders zoals silicium en germanium extreem efficiënte geleiders van elektriciteit worden.
Conductie in metalen moet de wet van Ohm volgen, waarin staat dat de stroom direct evenredig is aan het elektrische veld dat op het metaal wordt aangebracht. De belangrijkste variabele bij het toepassen van Ohm's wet is de weerstand van een metaal.
Resistiviteit is het tegengestelde van elektrische geleidbaarheid, waarbij wordt beoordeeld hoe sterk een metaal de stroomstroom tegenstelt. Dit wordt meestal gemeten over de tegenovergestelde vlakken van een 1 meter kubus materiaal en wordt beschreven als een ohm meter (Ω⋅m). Resistiviteit wordt vaak voorgesteld door de Griekse letter rho (ρ).
Elektrische geleidbaarheid wordt daarentegen gemeten door siemens per meter (S⋅m -1 ) en vertegenwoordigd door de Griekse letter sigma (σ). Een siemens is gelijk aan de wederkerige van een ohm.
Conductiviteit
Materiaal |
Resistiviteit
|
Conductiviteit
|
|---|---|---|
| Zilver | 1. 59x10 -8 | 6. 30x10 7 |
| Copper | 1. 68x10 -8 | 5. 98x10 7 |
| Gehakte Koper | 1. 72x10 -8 | 5. 80x10 7 |
| Gold | 2.44x10 -8 | 4. 52x10 7 |
| Aluminium | 2. 82x10 -8 | 3. 5x10 7 |
| Calcium | 3. 36x10 -8 | 2. 82x10 7 |
| Beryllium | 4. 00x10 -8 | 2. 500x10 7 |
| Rhodium | 4. 49x10 -8 | 2. 23x10 7 |
| Magnesium | 4. 66x10 -8 | 2. 15x10 7 |
| Molybdeen | 5. 225x10 -8 | 1. 914x10 7 |
| Iridium | 5. 289x10 -8 | 1. 891x10 7 |
| Tungsten | 5. 49x10 -8 | 1. 82x10 7 |
| Zink | 5. 945x10 -8 | 1. 682x10 7 |
| Cobalt | 6. 25x10 -8 | 1. 60x10 7 |
| Cadmium | 6. 84x10 -8 | 1. 46 7 |
| Nikkel (elektrolytisch) | 6. 84x10 -8 | 1. 46x10 7 |
| Ruthenium | 7. 595x10 -8 | 1. 31x10 7 |
| Lithium | 8. 54x10 -8 | 1. 17x10 7 |
| Iron | 9. 58x10 -8 | 1. 04x10 7 |
| Platinum | 1. 06x10 -7 | 9. 44x10 6 |
| Palladium | 1. 08x10 -7 | 9. 28x10 6 |
| Tin | 1. 15x10 -7 | 8. 7x10 6 |
| Selenium | 1. 197x10 -7 | 8. 35x10 6 |
| Tantaal | 1. 24x10 -7 | 8. 06x10 6 |
| Niobium | 1. 31x10 -7 | 7. 66x10 6 |
| Staal (Cast) | 1. 61x10 -7 | 6. 21x10 6 |
| Chroom | 1. 96x10 -7 | 5. 10x10 6 |
| Lead | 2. 05x10 -7 | 4. 87x10 6 |
| Vanadium | 2. 61x10 -7 | 3. 83x10 6 |
| Uranium | 2. 87x10 -7 | 3. 48x10 6 |
| Antimoon * | 3. 92x10 -7 | 2. 55x10 6 |
| Zirkoon | 4. 105x10 -7 | 2. 44x10 6 |
| Titanium | 5. 56x10 -7 | 1. 798x10 6 |
| Mercury | 9. 58x10 -7 | 1. 044x10 6 |
| Germanium * | 4. 6x10 -1 | 2. 17 |
| Silicon * | 6. 40x10 2 | 1. 56x10 -3 |
* Opmerking: De weerstand van halfgeleiders (metalloïden) is sterk afhankelijk van de aanwezigheid van onzuiverheden in het materiaal.
Grafische brondata
Eddy Current Technology Inc.
URL: // eddy-current. com / geleidbaarheid-van-metalen-gesorteerd-door-resistiviteit /
Wikipedia: Elektrische geleidbaarheid
URL: // nl. wikipedia. org / wiki / Electrical_conductivity
Zijn Phantom Loads aan uw elektrische rekening toegevoegd?
Phantom Loads kan veel aan uw elektrische rekening toevoegen. Zijn ze aan jou toegevoegd? Ontdek nu.
Wat doen elektrische ingenieurs doen? - Snelle carrièrefeiten
Ontdek wat een elektromonteur doet. Leer meer over taken, inkomsten, werkvooruitzichten en educatieve vereisten. Zie welke soft skills je nodig hebt.
Hoe u een elektrische of pneumatische jackhammer veilig gebruiken
Jackhammers worden gebruikt om beton en bestrating snel en gemakkelijk. Bekijk deze tips en hints bij het gebruik van een jackhammer.