Metallerin Elektriksel İletkenliği

Metallerde elektrik iletkenliği, elektrik yüklü parçacıkların hareketinin bir sonucudur. Metal elementlerin atomları, hareket edebilen bir atomun dış kabuğundaki elektronlar olan değerlik elektronlarının varlığı ile karakterize edilir. Metallerin bir elektrik akımı iletmesine izin veren bu "serbest elektronlardır".

Değerlik elektronları serbestçe hareket edebildiklerinden, bir metalin fiziksel yapısını oluşturan kafesin içinden geçebilirler. Bir elektrik alanın altında, serbest elektronlar, bilardo topları gibi birbirine çarparak metalin içinde hareket eder ve hareket ettikçe elektrik yükünü geçer.

Çok az direnç olduğunda enerji transferi daha güçlüdür. Bir bilardo masasında, bir top başka bir tek topa çarptığında ve enerjisinin çoğunu bir sonraki topa geçirdiğinde meydana gelir. Tek bir top birden fazla topa vurursa, bunların her biri enerjinin sadece bir kısmını taşır.

Aynı şekilde, elektriğin en etkili iletkenleri, hareket etmesi serbest olan ve diğer elektronlarda güçlü bir itici reaksiyona neden olan tek bir değerlik elektronuna sahip metallerdir. Bu, gümüş gibi en iletken metallerde,

Yarı iletken metaller (veya metalloidlerdir) daha fazla değerlik elektronuna (genellikle dört veya daha fazla) sahiptir. Bu nedenle, elektrik iletebilmelerine rağmen, görevde verimsizdirler. Bununla birlikte, diğer elementlerle ısıtıldığında veya katıldığında, yarı iletkenler silikon ve germanyum son derece verimli elektrik iletkenleri haline gelebilir.

Metallerde iletim, akımın metale uygulanan elektrik alanıyla doğru orantılı olduğunu belirten Ohm Yasası'na uymalıdır. Alman fizikçi Georg Ohm'un adını alan yasa, 1827'de elektrik devreleri yoluyla akım ve voltajın nasıl ölçüldüğünü belirten yayınlanmış bir makalede yer aldı. Ohm Yasası'nın uygulanmasındaki anahtar değişken bir metal direncidir.

Direnç, bir metalin elektrik akımının akışına ne kadar güçlü bir şekilde karşı olduğunu değerlendirerek elektrik iletkenliğinin tersidir. Bu genellikle bir metrelik bir malzeme küpünün karşı yüzleri boyunca ölçülür ve ohm metre (Ω⋅m) olarak tanımlanır. Özdirenç genellikle Yunanca rho (ρ) harfi ile temsil edilir.

Öte yandan, elektriksel iletkenlik genellikle metre başına siemens (S measuredm) ile ölçülür.⁻¹) ve Yunanca harf sigma (σ) ile temsil edilir. Bir siemens, bir ohmun karşılıklılığına eşittir.

* Not: Yarı iletkenlerin (metaloidler) özdirenci, büyük ölçüde malzemede safsızlıkların varlığına bağlıdır.