Електрична проводљивост метала резултат је кретања електрично набијених честица. Атоме металних елемената карактерише присуство валентних електрона, који су електрони у спољној љусци атома, који се слободно крећу. Управо ти „слободни електрони“ омогућавају металима да воде електричну струју.
Пошто су валенцијски електрони слободни за кретање, могу путовати кроз решетку која формира физичку структуру метала. Под електричним пољем, слободни електрони се крећу кроз метал слично као билијар лопте која куцају једна о другу, пролазећи електрични набој док се крећу.
Пренос енергије
Пренос енергије је најјачи када постоји мали отпор. На билијарском столу то се догађа када лопта удари у другу појединачну лопту, преносећи већину своје енергије на следећу лопту. Ако једна лопта погоди више других куглица, свака од њих ће носити само делић енергије.
На исти начин, најефикаснији проводници електричне енергије су метали који имају један валентни електрон који се слободно креће и који изазива снажну одбојну реакцију у другим електронима. То је случај у најпроводнијим металима, попут сребра,
злато, и бакар. Сваки има један валентни електрон који се креће са малим отпором и изазива снажну одбојну реакцију.Полупроводнички метали (или металлоиди) имају већи број валентних електрона (обично четири или више). Иако могу проводити струју, они су неефикасни у обављању задатка. Међутим, када се греју или допирају други елементи, полуводичи воле силицијум а германијум може постати изузетно ефикасан проводник електричне енергије.
Проводљивост метала
Провођење метала мора бити у складу са Охмовим законом, који каже да је струја директно пропорционална електричном пољу примењеном на метал. Закон назван по немачком физичару Георгу Охму појавио се 1827. године у објављеном раду у коме се износи како се мере струја и напон преко електричних кругова. Кључна варијабла у примени Охмовог закона је отпорност метала.
Отпорност је супротна електричној проводљивости, процењује колико се снажно метал супротставља протоку електричне струје. То се обично мери на супротним странама једносмерне коцке материјала и описује се као метар охма (Ω⋅м). Отпорност је често представљена грчким словом рхо (ρ).
С друге стране, електрична проводљивост обично се мери сиеном по метру (С⋅м)−1) и представљено грчким словом сигма (σ). Једна сиена једнака је реципрочној вриједности једног ома.
Проводљивост, отпорност метала
Материјал |
Отпорност |
Проводљивост |
|---|---|---|
| Сребро | 1,59к10-8 | 6.30к107 |
| Бакар | 1.68к10-8 | 5.98к107 |
| Отврђени бакар | 1.72к10-8 | 5.80к107 |
| Злато | 2.44к10-8 | 4.52к107 |
| Алуминијум | 2.82к10-8 | 3.5к107 |
| Калцијум | 3.36к10-8 | 2.82к107 |
| Берилијум | 4.00к10-8 | 2.500к107 |
| Рходиум | 4.49к10-8 | 2.23к107 |
| Магнезијум | 4.66к10-8 | 2.15к107 |
| Молибден | 5.225к10-8 | 1.914к107 |
| Иридиум | 5.289к10-8 | 1.891к107 |
| Волфрам | 5.49к10-8 | 1.82к107 |
| Цинк | 5.945к10-8 | 1.682к107 |
| Кобалт | 6.25к10-8 | 1.60к107 |
| Кадмијум | 6.84к10-8 | 1.467 |
| Никал (електролитички) | 6.84к10-8 | 1.46к107 |
| Рутенијум | 7.595к10-8 | 1.31к107 |
| Литијум | 8.54к10-8 | 1.17к107 |
| Гвожђе | 9.58к10-8 | 1,04к107 |
| Платинум | 1.06к10-7 | 9.44к106 |
| Паладијум | 1.08к10-7 | 9.28к106 |
| Калај | 1.15к10-7 | 8.7к106 |
| Селен | 1.197к10-7 | 8.35к106 |
| Тантал | 1.24к10-7 | 8.06к106 |
| Ниобијум | 1.31к10-7 | 7.66к106 |
| Челик (ливени) | 1.61к10-7 | 6.21к106 |
| Хром | 1.96к10-7 | 5.10к106 |
| Олово | 2.05к10-7 | 4.87к106 |
| Ванадијум | 2.61к10-7 | 3.83к106 |
| Уранијум | 2.87к10-7 | 3.48к106 |
| Антимон * | 3.92к10-7 | 2.55к106 |
| Цирконијум | 4.105к10-7 | 2.44к106 |
| Титанијум | 5.56к10-7 | 1.798к106 |
| Меркур | 9.58к10-7 | 1.044к106 |
| Германијум * | 4.6к10-1 | 2.17 |
| Силицијум * | 6.40к102 | 1,56к10-3 |
* Напомена: Отпорност полуводича (металоида) у великој мери зависи од присуства нечистоћа у материјалу.