A condutividade elétrica nos metais é resultado do movimento de partículas eletricamente carregadas.
Os átomos dos elementos metálicos são caracterizados pela presença de elétrons de valência - elétrons na camada externa de um átomo que estão livres para se movimentar. São esses "elétrons livres" que permitem que os metais conduzam uma corrente elétrica.
Como os elétrons de valência estão livres para se mover, eles podem viajar através da rede que forma a estrutura física de um metal.
Sob um campo elétrico, os elétrons livres se movem através do metal, como bolas de bilhar batendo umas nas outras, passando uma carga elétrica enquanto se movem.
A transferência de energia é mais forte quando há pouca resistência. Em uma mesa de bilhar, isso ocorre quando uma bola atinge outra bola, passando a maior parte de sua energia para a próxima bola. Se uma única bola atingir várias outras bolas, cada uma delas levará apenas uma fração da energia.
Da mesma forma, os condutores mais eficientes da eletricidade são metais que têm um único elétron de valência que é livre para se mover e causa uma forte reação repelente em outros elétrons. Este é o caso dos metais mais condutores, como prata , ouro e cobre , cada um com um único elétron de valência que se move com pouca resistência e provoca uma forte reação repelente.
Metais semicondutores (ou metalóides ) têm um número maior de elétrons de valência (geralmente quatro ou mais), portanto, embora possam conduzir eletricidade, eles são ineficientes na tarefa.
Entretanto, quando aquecidos ou dopados com outros elementos, semicondutores como silício e germânio podem se tornar condutores extremamente eficientes de eletricidade.
A condução em metais deve seguir a Lei de Ohm, que afirma que a corrente é diretamente proporcional ao campo elétrico aplicado ao metal. A variável chave na aplicação da Lei de Ohm é a resistividade de um metal.
A resistividade é o oposto da condutividade elétrica, avaliando quão fortemente um metal se opõe ao fluxo da corrente elétrica. Isso é comumente medido nas faces opostas de um cubo de um metro de material e descrito como um ohmímetro (Ω⋅m). A resistividade é frequentemente representada pela letra grega rho (ρ).
A condutividade elétrica, por outro lado, é comumente medida por siemens por metro (S⋅m −1 ) e representada pela letra grega sigma (σ). Um siemens é igual ao recíproco de um ohm.
Condutividade e Resistividade em Metais
Material | Resistividade | Condutividade |
|---|---|---|
| Prata | 1,59 x 10 -8 | 6,30 x 10 7 |
| Cobre | 1,68 x 10 -8 | 5,98 x 10 7 |
| Cobre recozido | 1,72x10 -8 | 5,80 x 10 7 |
| Ouro | 2,44x10 -8 | 4,52 x 10 7 |
| Alumínio | 2,82x10 -8 | 3,5x10 7 |
| Cálcio | 3,36 x 10 -8 | 2,82x10 7 |
| Berílio | 4,00x10 -8 | 2,500 x 10 7 |
| Ródio | 4,49 x 10 -8 | 2,23x10 7 |
| Magnésio | 4,66x10 -8 | 2,15 x 10 7 |
| Molibdênio | 5,225 x 10 -8 | 1,914x10 7 |
| Irídio | 5,298 x 10 -8 | 1,891x10 7 |
| Tungstênio | 5,49 x 10 -8 | 1,82 x 10 7 |
| Zinco | 5,945x10 -8 | 1,682x10 7 |
| Cobalto | 6,25x10 -8 | 1,60 x 10 7 |
| Cádmio | 6,84x10 -8 | 1,46 7 |
| Níquel (eletrolítico) | 6,84x10 -8 | 1,46 x 10 7 |
| Rutênio | 7,595x10 -8 | 1,31 x 10 7 |
| Lítio | 8,54 x 10 -8 | 1,17 x 10 7 |
| Ferro | 9,58 x 10 -8 | 1,04 x 10 7 |
| Platina | 1,06 x 10 -7 | 9,44 x 10 6 |
| Paládio | 1,08 x 10 -7 | 9,28 x 10 6 |
| Lata | 1,15 x 10 -7 | 8,7x10 6 |
| Selênio | 1,197x10 -7 | 8,35 x 10 6 |
| Tântalo | 1,24 x 10 -7 | 8,06 x 10 6 |
| Nióbio | 1,31 x 10 -7 | 7,66 x 10 6 |
| Aço (fundido) | 1,61 x 10 -7 | 6,21 x 10 6 |
| Cromo | 1,96 x 10 -7 | 5,10 x 10 6 |
| Conduzir | 2,05 x 10 -7 | 4,87 x 10 6 |
| Vanádio | 2,61x10 -7 | 3,83x10 6 |
| Urânio | 2,87 x 10 -7 | 3,48x10 6 |
| Antimônio | 3,92x10 -7 | 2,55 x 10 6 |
| Zircônio | 4,105x10 -7 | 2,44x10 6 |
| Titânio | 5,56 x 10 -7 | 1,798x10 6 |
| Mercúrio | 9,58 x 10 -7 | 1,044x10 6 |
| Germânio* | 4,6x10 -1 | 2,17 |
| Silício* | 6,40 x 10 2 | 1,56 x 10 -3 |
* Nota: A resistividade dos semicondutores (metalóides) é fortemente dependente da presença de impurezas no material.
Dados de origem do gráfico
Eddy Current Technology Inc.
URL: http://eddy-current.com/conductivity-of-metals-sorted-by-resistivity/
Wikipedia: Condutividade Elétrica
URL: https://en.wikipedia.org/wiki/condutividade_eletrica