O valor dos metais é determinado diretamente por suas propriedades químicas e físicas. No caso de um indicador como a condutividade elétrica, essa relação não é tão direta. O metal mais condutor de eletricidade, quando medido à temperatura ambiente (+20 °C), é a prata.
Mas o alto custo limita o uso de peças de prata em engenharia elétrica e microeletrônica. Elementos de prata em tais dispositivos são usados apenas em caso de viabilidade econômica.
Significado físico da condutividade
O uso de condutores metálicos tem uma longa história. Cientistas e engenheiros que trabalham nas áreas de ciência e tecnologia que usam eletricidade há muito tempo decidiram por materiais para fios, terminais, contatos, placas de circuito impresso, etc. Uma quantidade física chamada condutividade elétrica ajuda a determinar o metal mais eletricamente condutor do mundo.
O conceito de condutividade é inverso à resistência elétrica. expressão quantitativaa condutividade está relacionada à unidade de resistência, que no sistema internacional de unidades (SI) é medida em ohms. A unidade de condutividade elétrica no sistema SI é a Siemens. A designação russa para esta unidade é Sm, a internacional é S. Uma condutividade elétrica de 1 Sm tem uma seção de uma rede elétrica com uma resistência de 1 Ohm.
Condutividade
A medida da capacidade de uma substância de conduzir eletricidade é chamada de condutividade elétrica. O metal mais eletricamente condutor tem o indicador similar mais alto. Essa característica pode ser determinada instrumentalmente para qualquer substância ou meio e tem uma expressão numérica. A condutividade elétrica de um condutor cilíndrico de comprimento unitário e área de seção transversal unitária está relacionada à resistência específica desse condutor.
A unidade do sistema de condutividade é Siemens por metro - Sm/m. Para descobrir qual dos metais é o metal mais eletricamente condutor do mundo, basta comparar sua condutividade específica, determinada experimentalmente. Você pode determinar a resistividade usando um dispositivo especial - um microohmímetro. Essas características são inversamente dependentes.
Condutividade dos metais
O próprio conceito de corrente elétrica como um fluxo direcionado de partículas carregadas parece mais harmonioso para substâncias baseadas em redes cristalinas características dos metais. Os portadores de carga no caso de uma corrente elétrica em metais são elétrons livres, e não íons, como é o caso dos meios líquidos. Foi estabelecido experimentalmente que quando uma corrente ocorre em metais, não háhá uma transferência de partículas de matéria entre condutores.
As substâncias metálicas diferem das outras em ligações mais fracas no nível atômico. A estrutura interna dos metais é caracterizada pela presença de um grande número de elétrons "solitários". que, sob a menor influência de forças eletromagnéticas, formam um fluxo direcionado. Portanto, não é em vão que os metais são os melhores condutores de corrente elétrica, e são precisamente essas interações moleculares que distinguem o metal mais eletricamente condutor. Outra propriedade específica dos metais é baseada nas características estruturais da rede cristalina dos metais - alta condutividade térmica.
Melhores condutores - metais
4 metais de importância prática para seu uso como condutores elétricos são distribuídos na seguinte ordem em relação ao valor da condutividade, medida em S/m:
- Prata - 62 500 000.
- Cobre - 59.500.000.
- Ouro - 45.500.000.
- Alumínio - 38.000.000.
Pode-se ver que o metal mais eletricamente condutor é a prata. Mas, como o ouro, serve para organizar a rede elétrica apenas em casos especiais e específicos. O motivo é o alto custo.
Mas o cobre e o alumínio são a escolha mais comum para aparelhos elétricos e produtos de cabo devido à sua baixa resistência elétrica e acessibilidade. Outros metais raramente são usados como condutores.
Fatores que afetam a condutividade dos metais
Mesmo o mais eletricamente condutoro metal reduz sua condutividade se contiver outros aditivos e impurezas. As ligas têm uma estrutura de rede cristalina diferente dos metais "puros". Distingue-se por uma violação de simetria, rachaduras e outros defeitos. A condutividade também diminui com o aumento da temperatura ambiente.
A maior resistência inerente às ligas encontra aplicação em elementos de aquecimento. Não é por acaso que nicromo, fechral e outras ligas são usadas para fazer elementos de trabalho de fornos elétricos e aquecedores.
O metal mais eletricamente condutor é a prata preciosa, mais usada por joalheiros para cunhagem de moedas, etc. Mas em tecnologia e instrumentação, suas propriedades químicas e físicas especiais são amplamente utilizadas. Por exemplo, além de ser utilizado em unidades e montagens com resistência reduzida, a prata protege os grupos de contato da oxidação. As propriedades únicas da prata e suas ligas muitas vezes justificam seu uso apesar do alto custo.
