Какой металл проводит лучше всего электричество: Какой металл лучше всего проводит электрический ток?

Какие вещества проводят электрический ток? вещества которые

Из школьного курса физики известно, что электрический ток представляет собой упорядоченное движение заряженных частиц. При этом должно соблюдаться как минимум два условия — это наличие свободных носителей заряда и присутствие электрического поля. Рассмотрим более подробно какие вещества проводят электрический ток, и какие условия для этого должны быть созданы.

Общим для всех вариантов будет обязательное наличие поля, только в этом случае возможно создание силы, которая будет приложена к заряду для его перемещения от одного электрода к другому.

Способность различных веществ проводить электрический ток

Если не принимать во внимание физическое состояние, то все материалы можно условно разделить на три группы по степени проводимости электричества:

• проводники;
• полупроводники;
• диэлектрики.

Рассмотрим каждый случай более подробно.

Проводники

К этой группе можно отнести вещества, которые проводят электрический ток великолепно. Это – металлы, электролиты и ионизированные газы.

Металлы как проводники электрического тока

Первая подгруппа веществ имеет кристаллическую решетку и отличается большим наличием свободных электронов, которые и являются носителями заряда при создании соответствующих условий, в частности электрического поля. Их расплавы проводят электрический ток не хуже, чем в твердой фазе. Не стоит забывать, что металлы могут быть и в жидком состоянии, примером чего является ртуть. Но наибольшее распространение, в качестве проводников, получили твердые фазы этих веществ. При взаимодействии с кислородом металл образуют оксиды, которые проводят электрический ток только при определенных условиях и по своей сути являются полупроводниками. Речь о них пойдет ниже. Из металлов отличной электропроводностью обладают медь, алюминий, железо, серебро и др.

Жидкие проводники электрического тока

Под жидкими проводниками понимают кислоты, растворы, электролиты, которые проводят электрический ток. Носителем заряда в данных случаях являются ионы. Необходимо отметить, распространенное убеждение что вода является проводником, в корне неверно. Когда Н₂О находиться в чистом состоянии, свободные ионы в ней отсутствуют. Если при помещении в воду электродов наблюдается протекание электрического тока, то это говорит только о том, что в данном случае мы имеем дело с раствором какого-либо вещества.

Полупроводники

Это особая группа веществ, которая проводит электрический ток при создании определенных условий. В кристаллической решетке полупроводников наблюдается крайне ограниченное наличие свободных носителей зарядов. Но при создании соответствующих условий, например, при воздействии света, понижении или повышении температуры, или каких-либо специфических факторов количество освобожденных носителей возрастает.

Вещества, которые проводят электрический ток и относятся к группе полупроводников обладают одной особенностью – под воздействием внешних факторов связанные электроны покидают свое место, и образуют т. н. «дырку». Она имеет положительный заряд. При создании электрического поля электроны и «дырки» двигаются навстречу друг другу, образуя электрический ток. Такая особенность называется электронно-дырочной проводимостью. Наиболее распространенными полупроводниками считаются кремний, германий, селен, галлий, теллур и т.д.

Диэлектрики

В диэлектриках свободные носители заряда отсутствуют. Протекание электрического тока в таких веществах невозможно при стандартных внешних условиях. Наиболее популярными материалами, которые не проводят электрический ток является слюда, керамика, резина и каучуки.

Также к ним можно отнести воздух и определенные виды газов, но для них, определяющим будет являться степень загрязнения. При наличии достаточного количества свободных ионов, диэлектрические свойства они утрачивают. Таким образом нельзя слепо полагаться что какое-либо вещество является абсолютным диэлектриком и не проводит электричество. При определенных обстоятельства большая часть веществ, заведомо считающихся диэлектриками могут приобретать свойства полупроводников.

Так, например, оксид железа, который в обычных условиях препятствует протеканию электрического тока, при повышении давления и температуры переходит в состояние проводимости, при этом внутренняя его структура не нарушается.

Подводя итоги, отметим что качественное различие веществ, пропускающих или препятствующих протеканию электрического тока является их проводящее состояние. Для металлов оно является постоянным, а для диэлектриков и полупроводников возбужденной фазой. Количественное определение проводимости выражается через удельное электрическое сопротивление.

Проводники и диэлектрики

Все материалы, существующие в природе, различаются своими электрическими свойствами. Таким образом, из всего многообразия физических веществ в отдельные группы выделяются диэлектрические материалы и проводники электрического тока.

 

Что представляют собой проводники?

Проводник – это такой материал, особенностью которого является наличие в составе свободно передвигающихся заряженных частиц, которые распространены по всему веществу. 

Проводящими электрический ток веществами являются расплавы металлов и сами металлы, недистиллированная вода, раствор солей, влажный грунт, человеческое тело.

Металл – это самый лучший проводник электрического тока. Также и среди неметаллов есть хорошие проводники, например, углерод. 

Все, существующие в природе проводники электрического тока, характеризуются двумя свойствами:

• показатель сопротивления;
• показатель электропроводности.

Сопротивление возникает из-за того, что электроны при движении испытывают столкновение с атомами и ионами, которые являются своеобразным препятствием.

Именно поэтому проводникам присвоена характеристика электрического сопротивления. Обратной сопротивлению величиной является электропроводность. 

Электропроводность – это характеристика (способность) физического вещества проводить ток. Поэтому свойствами надежного проводника являются низкое сопротивление потоку движущихся электронов и, следовательно, высокая электропроводность. То есть, лучший проводник характеризуется большим показателем проводимости.  

Например кабельная продукция: медный кабель обладает большей электропроводностью по сравнению с алюминиевым.

Что представляют собой диэлектрики?

Диэлектрики – это такие физические вещества, в которых при заниженных температурах отсутствуют электрические заряды. В состав таких веществ входят лишь атомы нейтрального заряда и молекулы. Заряды нейтрального атома имеют тесную связь друг с другом, поэтому лишены возможности свободного перемещения по всему веществу.

 

Самым лучшим диэлектриком является газ. Другие непроводящие электрический ток материалы – это стеклянные, фарфоровые, керамические изделия, а также резина, картон, сухое дерево, смолы и пластмассы. 

Диэлектрические предметы – это изоляторы, свойства которых главным образом зависимы от состояния окружающей атмосферы. Например, при высокой влажности некоторые диэлектрические материалы частично лишаются своих свойств. 

Проводники и диэлектрики широко используются в сфере электротехники для решения различных задач. 

Например, вся кабельно-проводниковая продукция изготавливается из металлов, как правило, из меди или алюминия. Оболочка проводов и кабелей полимерная, также, как и вилках всех электрических приборов. Полимеры – отличные диэлектрики, которые не допускают пропуска заряженных частиц. 

Серебряные, золотые и платиновые изделия – очень хорошие проводники. Но их отрицательная характеристика, которая ограничивает использование, состоит в очень высокой стоимости.

Поэтому применяются такие вещества в сферах, где качество гораздо важнее цены, которая за него уплачивается (оборонная промышленность и космос). 

Медные и алюминиевые изделия также являются хорошими проводниками, при этом имеют не столь высокую стоимость. Следовательно, использование медных и алюминиевых проводов распространено повсеместно. 

Вольфрамовые и молибденовые проводники имеют менее хорошие свойства, поэтому используются в основном в лампочках накаливания и нагревательных элементах высокой температуры. Плохая электропроводность может существенно нарушить работу электросхемы. 

Диэлектрики также различаются между собой своими характеристиками и свойствами. Например, в некоторых диэлектрических материалах также присутствуют свободные электрически заряды, пусть и в небольшом количестве. Свободные заряды возникают из-за тепловых колебаний электронов, т.е. повышение температуры все-таки в некоторых случаях провоцирует отрыв электронов от ядра, что понижает изоляционные свойства материала. Некоторые изоляторы отличаются большим числом «оторванных» электронов, что говорит о плохих изоляционных свойствах. 

Самый лучший диэлектрик – полный вакуум, которого очень трудно добиться на планете Земля. 

Полностью очищенная вода также имеет высокие диэлектрические свойства, но таковой даже не существует в реальности. При этом стоит помнить, что присутствие каких-либо примесей в жидкости наделяет ее свойствами проводника. 

Главный критерий качества любого диэлектрического материала – это степень соответствия возложенным на него функциям в конкретной электрической схеме. Например, если свойства диэлектрика таковы, что утечка тока совсем незначительная и не приносит никакого ущерба работе схемы, то диэлектрик является надежным.  

Что такое полупроводник?

Промежуточное место между диэлектриками и проводниками занимают полупроводники. Главное отличие проводников заключается в зависимости степени электропроводности от температуры и количества примесей в составе. При том материалу свойственны характеристики и диэлектрика, и проводника. 

С ростом температуры электропроводность полупроводников растет, а степень сопротивления при этом падает. При понижении температуры сопротивление стремится к бесконечности. То есть, при достижении нулевой температуры полупроводники начинают вести себя как изоляторы. 

Полупроводниками являются кремний и германий.

Статья по теме: Электрический ток и его скорость

Какой металл является лучшим проводником электричества?

Давайте вернемся к периодической таблице, чтобы объяснить, какие металлы лучше всего проводят электричество. Количество валентных электронов в атоме — это то, что делает материал способным проводить электричество. Внешняя оболочка атома – это валентность. В большинстве случаев проводники имеют один или два (иногда три) валентных электрона.

Металлы с ОДНИМ валентным электроном: медь, золото, платина и серебро. У железа два валентных электрона. Несмотря на то, что алюминий имеет три валентных электрона, он также является отличным проводником. Полупроводник — это материал, который имеет четыре валентных электрона.

Электропроводность

Металлическая связь заставляет металлы проводить электричество. В металлической связи атомы металла окружены постоянно движущимся «морем электронов». Это движущееся море электронов позволяет металлу проводить электричество и свободно перемещаться среди ионов.

Большинство металлов в определенной степени проводят электричество. Некоторые металлы обладают более высокой проводимостью, чем другие. Медь, серебро, алюминий, золото, сталь и латунь являются обычными проводниками электричества. Наиболее проводящими металлами являются серебро, медь и золото.

Какой металл является лучшим проводником электричества?

Этот список электропроводности включает сплавы, а также чистые элементы. Поскольку размер и форма вещества влияют на его проводимость, в списке предполагается, что все образцы имеют одинаковый размер. Вот основные типы металлов и некоторые распространенные сплавы в порядке от лучших к худшим проводникам электричества:

От лучших к худшим (одинакового размера):

1. Серебро
2. Медь
3. Золото
4. Алюминий
5. Цинк
6. Никель
7. Латунь
8. Бронза
9. Железо
10. Платина
11. Сталь
12. Свинец
13. Нержавеющая сталь

Проводимость серебра

«Серебро — лучший проводник электричества, поскольку оно содержит большее количество подвижных атомов (свободных электронов). Чтобы материал был хорошим проводником, электричество, проходящее через него, должно перемещать электроны; чем больше в металле свободных электронов, тем больше его проводимость. Однако серебро дороже других материалов и обычно не используется, если только оно не требуется для специализированного оборудования, такого как спутники или печатные платы», — поясняет Sciencing.com.

Проводимость меди

«Медь обладает меньшей проводимостью, чем серебро, но дешевле и обычно используется в качестве эффективного проводника в бытовых приборах. Большинство проводов покрыты медью, а сердечники электромагнитов обычно обмотаны медной проволокой. Медь также легко паять и наматывать на провода, поэтому ее часто используют, когда требуется большое количество проводящего материала», — сообщает Sciencing.com. подвергается воздействию воздуха, это слишком дорого для обычного использования. Индивидуальные свойства делают его идеальным для конкретных целей.

Проводимость алюминия

Алюминий может проводить электричество, но он проводит меньше электричества, чем медь. Алюминий образует электростойкую оксидную поверхность в электрических соединениях, что может привести к перегреву соединения. В высоковольтных линиях электропередач, заключенных в стальной корпус для дополнительной защиты, используется алюминий.

Цинк Проводимость

На сайте ScienceViews.com поясняется, что «цинк — это металлический элемент серо-голубого цвета с атомным номером 30. При комнатной температуре цинк хрупок, но становится ковким при 100 C. Податливость означает, что его можно согнуть. и формируется без разрыва. Цинк — умеренно хороший проводник электричества».

Никель Проводимость

Большинство металлов проводят электричество. Никель является элементом с высокой электропроводностью.

Латунь Проводимость

Латунь — это устойчивый к растяжению металл, используемый для небольших машин, поскольку его легко сгибать и формовать из него различные детали. Его преимущества перед сталью заключаются в том, что он немного более проводящий, дешевле в покупке, менее коррозионно-активен, чем сталь, и сохраняет ценность после использования. Латунь — это сплав.

Бронза Проводимость

Бронза представляет собой электропроводный сплав, а не элемент.

Проводимость железа

Железо имеет металлические связи, благодаря которым электроны могут свободно перемещаться вокруг более чем одного атома. Это называется делокализацией. Из-за этого железо является хорошим проводником.

Платина Проводимость

Платина является элементом с высокой электропроводностью и более пластична, чем золото, серебро или медь. Он менее пластичен, чем золото. Металл обладает отличной коррозионной стойкостью, стабилен при высоких температурах и обладает стабильными электрическими свойствами.

Проводимость стали

Сталь — это проводник и сплав железа. Сталь обычно используется для покрытия других проводников, потому что это негибкий и очень коррозионный металл при воздействии воздуха.

Проводимость свинца

«Хотя соединения свинца могут быть хорошими изоляторами, чистый свинец — это металл, проводящий электричество, что делает его плохим изолятором. Удельное сопротивление свинца составляет 22 миллиардных доли метра. Он находит применение в электрических контактах, потому что, будучи относительно мягким металлом, легко деформируется при затягивании и обеспечивает прочное соединение. Например, разъемы для автомобильных аккумуляторов обычно изготавливаются из свинца. Стартер автомобиля кратковременно потребляет более 100 ампер тока, что требует надежного подключения к аккумулятору», — поясняет сайт Sciencing.com.

Проводимость нержавеющей стали

Нержавеющая сталь является относительно хорошим проводником электричества, как и все металлы.

Факторы, влияющие на электропроводность

Некоторые факторы могут влиять на то, насколько хорошо материал проводит электричество. ThoughtCo объясняет эти факторы здесь:

• Температура:  Изменение температуры серебра или любого другого проводника изменяет его проводимость. Как правило, повышение температуры вызывает тепловое возбуждение атомов и снижает проводимость при одновременном увеличении удельного сопротивления. Зависимость линейна, но нарушается при низких температурах.
• Примеси: Добавление примеси в проводник снижает его проводимость. Например, стерлинговое серебро не является таким хорошим проводником, как чистое серебро. Окисленное серебро не является таким хорошим проводником, как незапятнанное серебро. Примеси препятствуют потоку электронов.
• Кристаллическая структура и фазы:  При наличии разных фаз материала проводимость немного замедляется на границе раздела и может отличаться от одной структуры к другой. Способ обработки материала может повлиять на то, насколько хорошо он проводит электричество.
• Электромагнитные поля:  Проводники генерируют свои собственные электромагнитные поля, когда через них проходит электричество, при этом магнитное поле перпендикулярно электрическому полю. Внешние электромагнитные поля могут создавать магнитосопротивление, которое может замедлять течение тока.
• Частота:  Число циклов колебаний переменного электрического тока в секунду равно его частоте в герцах. Выше определенного уровня высокая частота может привести к тому, что ток будет течь вокруг проводника, а не через него (скин-эффект). Поскольку нет колебаний и, следовательно, нет частоты, скин-эффект не возникает при постоянном токе.

Посетите Tampa Steel & Supply для качественной стали и алюминия

Вам нужны поставки стали? Не ищите ничего, кроме профессионалов Tampa Steel & Supply. У нас есть обширный список металлопродукции для любого проекта, который вам нужен. Мы гордимся тем, что обслуживаем наших клиентов почти четыре десятилетия, и готовы помочь вам с вашими потребностями в стали. Есть вопросы? Позвоните нам сегодня, чтобы узнать больше, или зайдите в наш прекрасный выставочный зал в Тампе.

Запросите расценки онлайн
Или позвоните в Tampa Steel & Supply по телефону (813) 241-2801

Топ-4 металлов с самой высокой проводимостью

Топ-4 металлов с самой высокой электропроводностью

Адам Иоаннидис

Различные металлы обладают разными свойствами, некоторые из них более уникальны чем другие, но большинство из них определяют конкретный металл, что делает его идеальным для определенных приложений. Сегодня мы поговорим о проводимости. Электропроводность имеет большое значение, особенно в современном мире, где наше общество так сильно зависит от электричества.

Что еще лучше, так это то, что вы сможете найти большинство из следующих металлов в металлоломе вокруг вашего дома, что будет удобно, если вы хотите продать металлолом. Итак, имея это в виду, давайте взглянем на четыре самых проводящих металла в мире и немного поговорим о них.

1.     Серебро

Это может вас удивить, но это правда: серебро – это  самый проводящий металл на планете. Простой ответ на вопрос, почему, заключается в том, что у него есть только один валентный электрон, который может свободно перемещаться из-за низкого уровня сопротивления серебра. Итак, почему мы редко слышим об использовании серебра в электропроводных устройствах? Есть несколько причин.

Во-первых, это дорогой металл, а во-вторых, он не очень устойчив к коррозии и потускнению, а это означает, что его внешний вид со временем будет ухудшаться, что в конечном итоге влияет на качество его проводимости. Тоже не очень сильный.

Таким образом, несмотря на то, что серебро является наиболее проводящим металлом, если принять во внимание скорость его износа и стоимость, оно не очень практично для большинства электромонтажных работ. При этом он по-прежнему используется в некоторых батареях, для электрических контактов, на печатных платах и ​​для пайки, поэтому вы все равно сможете найти его в своем доме, если хотите продать металлолом.

2.     Медь

Как и серебро, медь имеет только один валентный электрон и обладает высокой проводимостью, но не такой, как серебро. При этом другие характеристики меди делают ее гораздо более подходящим вариантом, когда речь идет о многих широко распространенных электронных приложениях. Фактически, это самый популярный вариант металлической проводки, и считается, что его проводимость на 64% выше, чем у алюминия.

Отсутствие железа в меди также означает, что она обладает невероятными антикоррозионными свойствами. Добавьте к этому высокую пластичность, и станет понятно, почему медь является предпочтительным металлом для электропроводки. У вас не должно возникнуть проблем с поиском медного лома для продажи по всему дому, особенно если вы хотите избавиться от старого электрического оборудования или компонентов.

3.     Золото

Золото берет немного от прежних металлов — оно обладает высокой проводимостью, пластичностью и чрезвычайно устойчиво к коррозии. Однако, будучи драгоценным металлом, таким как серебро, он также дорог в использовании и, следовательно, не очень практичен для повседневного применения. Интересно, что его уровень проводимости превосходит как серебро, так и медь, поскольку коррозионная стойкость золота настолько хороша, что оно никогда не тускнеет.

Это означает, что его эффективность проводимости никогда не будет колебаться — в отличие от серебра или даже меди (которая со временем уменьшится даже на небольшую величину, поскольку коррозия в какой-то момент неизбежна). Золото часто используется в электрических контактах и ​​соединителях, а также в золотых проволоках и гальванических химикатах.

4.     Алюминий

Несмотря на то, что алюминий не обладает такой электропроводностью, как медь, он на самом деле является предпочтительным металлом для определенных применений в электропроводке. Алюминий пластичен и податлив, как медь, но имеет большее отношение прочности к весу (он в три раза легче меди), что делает его предпочтительным материалом, например, для линий электропередач. Тем не менее, для небольших повседневных проводных решений медь по-прежнему является предпочтительным металлом.

Вы хотите продать металлолом в Мельбурне?

Если у вас есть электронные отходы, в компонентах которых может быть некоторое количество серебра, или вы хотите избавиться от устаревших медных проводов, компания Metal Men Recycling — это лучшее место, где вы можете продать свой металлолом в Мельбурне. Наш огромный завод по переработке, расположенный в Пакенхеме, оснащен мостовыми весами и современным оборудованием для сортировки. Мы также предлагаем услуги по доставке и вывозу мусора, если на вашем участке или в офисе требуется большая уборка.