Hvilke metaller gør gode ledere af elektricitet?

Elektriske ledere har bevægelige elektrisk ladede partikler, der omtales som "elektroner" i metaller. Når en elektrisk ladning påføres et metal på bestemte punkter, vil elektronerne bevæge sig og tillade elektricitet at passere igennem. Materialer med høj elektronmobilitet er gode ledere, og materialer med lav elektronmobilitet er ikke gode ledere, i stedet benævnt "isolatorer."

TL; DR (for lang, ikke læst)

Kobber, Sølv, Aluminium, Guld, Stål og Messing er almindelige ledere af elektricitet. Mens sølv og guld er begge effektive, er de for dyre til almindelig brug. Individuelle egenskaber gør hver ideel til specifikke formål.

Kobber og sølv er mest almindelige

Sølv er den bedste leder af elektricitet, fordi den indeholder et højere antal bevægelige atomer (fri elektroner). For at et materiale skal være en god dirigent, skal den elektricitet, der passeres gennem det, være i stand til at bevæge elektronerne; Jo flere fri elektroner i et metal, jo større er dets ledningsevne. Sølv er dog dyrere end andre materialer og anvendes normalt ikke, medmindre det kræves til specialudstyr som satellitter eller printkort. Kobber er mindre ledende end sølv, men er billigere og almindeligt anvendt som en effektiv leder i husholdningsapparater. De fleste ledninger er kobberbelagte og elektromagnetkerner er normalt indpakket med kobbertråd. Kobber er også let at lodde og indhylles i ledninger, så det bruges ofte, når der kræves en stor mængde ledende materiale.

Aluminium fungerer godt, men har risici

Aluminium sammenlignes med enhedsvægt er faktisk mere ledende end kobber og koster mindre. Aluminiumsmateriale anvendes i husholdningsartikler eller i ledninger, men det er ikke et fælles valg, fordi det har flere strukturelle fejl. For eksempel har aluminium tendens til at danne en elektrisk modstandsdygtig oxidoverflade i elektriske forbindelser, hvilket kan forårsage forbindelsen til overophedning. Aluminium bruges i stedet til højspændingsledninger (såsom overhead-telefonkabler), som kan indkapsles i stål for yderligere beskyttelse.

Guld er effektivt men dyrt

Guld er en god elektrisk leder og tarner ikke som andre metaller, når de udsættes for luften - for eksempel kan stål eller kobber oxidere (korroderer), når de er i langvarig adfærd med ilt. Guld er særligt dyrt og bruges kun til visse materialer, såsom kretskortets komponenter eller små elektriske stikkontakter. Nogle materialer kan modtage guldbelægning som en elektrisk ledning eller bruge en lille mængde guld, som derefter er plettet i et andet materiale for at reducere fremstillingsomkostningerne.

Stål og messing legeringer har særlige anvendelser

Stål er en legering af jern, som også er en leder og er et ufleksible metal, der er yderst ætsende, når det udsættes for luft. Det er vanskeligt at støbe og bruges ikke i små produkter eller maskiner; i stedet er stål brugt til at indeslute andre ledere eller til stor struktur. Messing, som også er en legering, er et trækmetal, som gør det nemt at bøje og skubbe i forskellige dele til mindre maskiner. Det er mindre ætsende end stål, lidt mere ledende, billigere at købe og beholder stadig værdi efter brug, mens stållegering kun er værdifuld, når den først købes.