Metallide väärtuse määravad otseselt nende keemilised ja füüsikalised omadused. Sellise näitaja nagu elektrijuhtivus puhul pole see seos nii lihtne. Kõige elektrit juhtivam metall, mõõdetuna toatemperatuuril (+20 °C), on hõbe.
Kuid kõrge hind piirab hõbedast osade kasutamist elektrotehnikas ja mikroelektroonikas. Sellistes seadmetes kasutatakse hõbedaseid elemente ainult majandusliku otstarbekuse korral.
Juhtivuse füüsiline tähendus
Metalljuhtide kasutamisel on pikk ajalugu. Elektrit kasutavates teadus- ja tehnikavaldkondades töötavad teadlased ja insenerid on pikka aega otsustanud materjalide juhtmete, klemmide, kontaktide, trükkplaatide jms jaoks. Füüsikaline suurus, mida nimetatakse elektrijuhtivuseks, aitab määrata elektrit juhtivamat metalli maailmas.
Juhtivuse mõiste on elektritakistuse pöördvõrdeline. kvantitatiivne väljendusjuhtivus on seotud takistuse ühikuga, mida rahvusvahelises mõõtühikute süsteemis (SI) mõõdetakse oomides. Elektrijuhtivuse ühikuks SI süsteemis on Siemens. Selle seadme venekeelne tähis on Sm, rahvusvaheline on S. 1 Sm elektrijuhtivuse korral on elektrivõrgu osa, mille takistus on 1 oomi.
Juhtivus
Aine elektrijuhtimise võime mõõtu nimetatakse elektrijuhtivuseks. Kõige elektrit juhtival metallil on kõrgeim sarnane näitaja. Seda omadust saab instrumentaalselt määrata mis tahes aine või kandja jaoks ja sellel on numbriline avaldis. Ühiku pikkuse ja ühikulise ristlõikepindalaga silindrilise juhi elektrijuhtivus on seotud selle juhi eritakistusega.
Süsteemi juhtivuse ühik on Siemens meetri kohta – Sm/m. Et teada saada, milline metallidest on maailmas kõige elektrit juhtivam metall, piisab nende katseliselt määratud erijuhtivuse võrdlemisest. Eritakistust saate määrata spetsiaalse seadme - mikrooommeetri abil. Need omadused on pöördvõrdelised.
Metallide juhtivus
Elektrivoolu kui laetud osakeste suunatud voolu kontseptsioon tundub metallidele iseloomulikel kristallvõredel põhinevate ainete puhul harmoonilisem. Elektrivoolu korral metallides on laengukandjad vabad elektronid, mitte ioonid, nagu see on vedelas keskkonnas. Katseliselt on kindlaks tehtud, et kui metallides tekib vool, siis puudubtoimub aineosakeste ülekandumine juhtide vahel.
Metallsed ained erinevad teistest lõdvemate sidemete poolest aatomitasandil. Metallide sisestruktuuri iseloomustab suur hulk "üksikuid" elektrone. mis vähimagi elektromagnetjõudude mõjul moodustavad suunatud voolu. Seetõttu ei ole asjata, et metallid on parimad elektrivoolu juhid ja just sellised molekulaarsed vastasmõjud eristavadki elektrit kõige juhtivamat metalli. Teine metallide spetsiifiline omadus põhineb metallide kristallvõre struktuursetel omadustel – kõrgel soojusjuhtivusel.
Parimad juhid – metallid
4 metalli, millel on praktiline tähtsus nende elektrijuhtidena kasutamiseks, on jaotatud järgmises järjestuses juhtivuse väärtuse suhtes, mõõdetuna S/m:
- Hõbe – 62 500 000.
- Vask – 59 500 000.
- Kuld – 45 500 000.
- Alumiinium – 38 000 000.
On näha, et kõige elektrit juhtivam metall on hõbe. Kuid nagu kulda, kasutatakse seda elektrivõrgu korraldamiseks ainult erijuhtudel. Põhjuseks on kõrge hind.
Kuid vask ja alumiinium on elektriseadmete ja kaablitoodete jaoks kõige levinumad valikud nende madala elektritakistuse ja taskukohasuse tõttu. Muid metalle kasutatakse juhtidena harva.
Metallide juhtivust mõjutavad tegurid
Isegi elektrit juhtivaimmetall vähendab oma juhtivust, kui see sisaldab muid lisandeid ja lisandeid. Sulamitel on teistsugune kristallvõre struktuur kui "puhtadel" metallidel. Seda eristab sümmeetria, pragude ja muude defektide rikkumine. Juhtivus väheneb ka ümbritseva õhu temperatuuri tõustes.
Sulamitele omane suurenenud takistus leiab rakendust kütteelementides. Pole juhus, et elektriahjude ja küttekehade tööelementide valmistamiseks kasutatakse nikroomi, fekraali ja muid sulameid.
Kõige enam elektrit juhtiv metall on väärishõbe, mida kasutavad juveliirid rohkem müntide vermimiseks jne. Kuid tehnoloogias ja mõõteriistades kasutatakse selle erilisi keemilisi ja füüsikalisi omadusi laialdaselt. Näiteks hõbetamine kaitseb lisaks sellele, et seda kasutatakse vähendatud takistusega sõlmedes ja sõlmedes, kontaktrühmi oksüdatsiooni eest. Hõbeda ja selle sulamite ainulaadsed omadused muudavad selle kasutamise sageli kõrgetele kuludele vaatamata õigustatuks.
