Der Wert von Metallen wird direkt durch ihre chemischen und physikalischen Eigenschaften bestimmt. Bei einem solchen Indikator wie der elektrischen Leitfähigkeit ist diese Beziehung nicht so einfach. Das elektrisch leitfähigste Metall, gemessen bei Raumtemperatur (+20 °C), ist Silber.
Aber die hohen Kosten schränken den Einsatz von Silberteilen in der Elektrotechnik und Mikroelektronik ein. Silberelemente in solchen Geräten werden nur bei wirtschaftlicher Machbarkeit verwendet.
Physikalische Bedeutung der Leitfähigkeit
Die Verwendung von metallischen Leitern hat eine lange Geschichte. Wissenschaftler und Ingenieure, die in den Bereichen Wissenschaft und Technik arbeiten, die Elektrizität verwenden, haben sich schon lange für Materialien für Drähte, Anschlüsse, Kontakte, Leiterplatten usw. entschieden. Eine physikalische Größe namens elektrische Leitfähigkeit hilft, das elektrisch leitfähigste Metall der Welt zu bestimmen.
Das Konzept der Leitfähigkeit ist umgekehrt zum elektrischen Widerstand. quantitativer AusdruckDie Leitfähigkeit hängt mit der Einheit des Widerstands zusammen, der im internationalen Einheitensystem (SI) in Ohm gemessen wird. Die Einheit der elektrischen Leitfähigkeit im SI-System ist Siemens. Die russische Bezeichnung für diese Einheit ist Sm, die internationale Bezeichnung ist S. Eine elektrische Leitfähigkeit von 1 Sm hat einen Abschnitt eines elektrischen Netzwerks mit einem Widerstand von 1 Ohm.
Leitfähigkeit
Das Maß für die Fähigkeit eines Stoffes, Elektrizität zu leiten, wird als elektrische Leitfähigkeit bezeichnet. Das elektrisch leitfähigste Metall hat den höchsten Ähnlichkeitsindikator. Diese Eigenschaft lässt sich für beliebige Stoffe oder Medien instrumentell bestimmen und hat einen numerischen Ausdruck. Die elektrische Leitfähigkeit eines zylindrischen Leiters von Einheitslänge und Einheitsquerschnittsfläche hängt mit dem spezifischen Widerstand dieses Leiters zusammen.
Die Systemeinheit der Leitfähigkeit ist Siemens pro Meter - Sm/m. Um herauszufinden, welches der Metalle das elektrisch leitfähigste Metall der Welt ist, genügt es, ihre experimentell ermittelte spezifische Leitfähigkeit zu vergleichen. Sie können den spezifischen Widerstand mit einem speziellen Gerät - einem Mikroohmmeter - bestimmen. Diese Eigenschaften sind umgekehrt abhängig.
Leitfähigkeit von Metallen
Das eigentliche Konzept des elektrischen Stroms als gerichteter Strom geladener Teilchen scheint für Substanzen, die auf für Metalle charakteristischen Kristallgittern basieren, harmonischer zu sein. Ladungsträger bei elektrischem Strom in Metallen sind freie Elektronen und keine Ionen wie in flüssigen Medien. Es wurde experimentell festgestellt, dass, wenn in Metallen ein Strom auftritt, kein Strom vorhanden istes findet eine Übertragung von Materieteilchen zwischen Leitern statt.
Metallische Substanzen unterscheiden sich von anderen durch lockerere Bindungen auf atomarer Ebene. Die innere Struktur von Metallen ist durch das Vorhandensein einer großen Anzahl "einsamer" Elektronen gekennzeichnet. die unter dem geringsten Einfluss elektromagnetischer Kräfte eine gerichtete Strömung bilden. Nicht umsonst sind Metalle also die besten Leiter für elektrischen Strom, und gerade solche molekularen Wechselwirkungen zeichnen das elektrisch leitfähigste Metall aus. Eine weitere spezifische Eigenschaft von Metallen beruht auf den Strukturmerkmalen des Kristallgitters von Metallen - hohe Wärmeleitfähigkeit.
Top beste Leiter - Metalle
4 Metalle von praktischer Bedeutung für ihre Verwendung als elektrische Leiter sind in folgender Reihenfolge in Bezug auf den Wert der Leitfähigkeit, gemessen in S/m, verteilt:
- Silber - 62 500 000.
- Kupfer - 59.500.000.
- Gold - 45.500.000.
- Aluminium - 38.000.000.
Es ist ersichtlich, dass das elektrisch leitfähigste Metall Silber ist. Aber wie Gold wird es nur in besonderen Einzelfällen zur Organisation des Stromnetzes verwendet. Der Grund sind die hohen Kosten.
Aber Kupfer und Aluminium sind aufgrund ihres geringen elektrischen Widerstands und ihrer Erschwinglichkeit die häufigste Wahl für Elektrogeräte und Kabelprodukte. Andere Metalle werden selten als Leiter verwendet.
Faktoren, die die Leitfähigkeit von Metallen beeinflussen
Auch die elektrisch leitfähigstendas Metall verringert seine Leitfähigkeit, wenn es andere Zusätze und Verunreinigungen enthält. Legierungen haben eine andere Kristallgitterstruktur als "reine" Metalle. Es zeichnet sich durch eine Symmetrieverletzung, Risse und andere Defekte aus. Auch die Leitfähigkeit nimmt mit steigender Umgebungstemperatur ab.
Der Legierungen innewohnende erhöhte Widerstand findet Anwendung in Heizelementen. Es ist kein Zufall, dass Nichrom, Fechral und andere Legierungen verwendet werden, um Arbeitselemente von Elektroöfen und Heizgeräten herzustellen.
Das elektrisch leitfähigste Metall ist Edelsilber, das eher von Juwelieren zum Prägen von Münzen usw. verwendet wird. Aber in der Technologie und Instrumentierung werden seine besonderen chemischen und physikalischen Eigenschaften weithin genutzt. Beispielsweise schützt die Versilberung nicht nur in Einheiten und Baugruppen mit reduziertem Widerstand, sondern schützt auch Kontaktgruppen vor Oxidation. Die einzigartigen Eigenschaften von Silber und seinen Legierungen rechtfertigen oft seine Verwendung trotz der hohen Kosten.
