La conductivité électrique dans les métaux est le résultat du mouvement des particules chargées électriquement.
Les atomes des éléments métalliques sont caractérisés par la présence d'électrons de valence - des électrons dans la coque externe d'un atome qui sont libres de se déplacer. Ce sont ces «électrons libres» qui permettent aux métaux de conduire un courant électrique.
Parce que les électrons de valence sont libres de se déplacer, ils peuvent voyager à travers le treillis qui forme la structure physique d'un métal.
Sous un champ électrique, les électrons libres se déplacent à travers le métal comme des boules de billard qui se heurtent l'une contre l'autre, passant une charge électrique pendant leur mouvement.
Le transfert d'énergie est le plus fort lorsqu'il y a peu de résistance. Sur une table de billard, cela se produit quand une balle frappe contre une autre balle unique, en passant la majeure partie de son énergie sur la balle suivante. Si une seule balle frappe plusieurs autres balles, chacune d'elles ne portera qu'une fraction de l'énergie.
De même, les conducteurs d'électricité les plus efficaces sont des métaux qui ont un électron de valence unique qui est libre de se déplacer et provoque une forte réaction de répulsion dans d'autres électrons. C'est le cas des métaux les plus conducteurs, tels que l' argent , l' or et le cuivre , qui ont chacun un électron de valence unique qui se déplace avec peu de résistance et provoque une forte réaction de répulsion.
Les métaux semi-conducteurs (ou métalloïdes ) ont un plus grand nombre d'électrons de valence (habituellement quatre ou plus), bien qu'ils puissent conduire l'électricité, ils sont inefficaces à la tâche.
Cependant, lorsqu'ils sont chauffés ou dopés avec d'autres éléments, les semi-conducteurs comme le silicium et le germanium peuvent devenir des conducteurs d'électricité extrêmement efficaces.
La conduction dans les métaux doit suivre la loi d'Ohm, qui stipule que le courant est directement proportionnel au champ électrique appliqué au métal. La variable clé dans l'application de la loi d'Ohm est la résistivité d'un métal.
La résistivité est l'opposé de la conductivité électrique, évaluant la force avec laquelle un métal s'oppose au courant électrique. Ceci est couramment mesuré à travers les faces opposées d'un cube d'un mètre de matériau et décrit comme un ohmmètre (Ω⋅m). La résistivité est souvent représentée par la lettre grecque rho (ρ).
D'autre part, la conductivité électrique est communément mesurée par siemens par mètre (S⋅m -1 ) et représentée par la lettre grecque sigma (σ). Un siemens est égal à l'inverse d'un ohm.
Conductivité et résistivité dans les métaux
Matériel | Résistivité | Conductivité |
|---|---|---|
| argent | 1.59x10 -8 | 6,30 x 10 7 |
| Cuivre | 1.68x10 -8 | 5,98 x 10 7 |
| Cuivre recuit | 1,72 x 10 -8 | 5,80 x 10 7 |
| Or | 2,44 x 10 -8 | 4,52 x 10 7 |
| Aluminium | 2,82 x 10 -8 | 3,5 x 10 7 |
| Calcium | 3,36 x 10 -8 | 2,82 x 10 7 |
| Béryllium | 4.00x10 -8 | 2.500x10 7 |
| Rhodium | 4.49x10 -8 | 2,23 x 10 7 |
| Magnésium | 4,66 x 10 -8 | 2,15 x 10 7 |
| Molybdène | 5.225x10 -8 | 1.914x10 7 |
| Iridium | 5.289x10 -8 | 1,891x10 7 |
| Tungstène | 5.49x10 -8 | 1,82x10 7 |
| Zinc | 5.945x10 -8 | 1,682x10 7 |
| Cobalt | 6.25x10 -8 | 1,60x10 7 |
| Cadmium | 6.84x10 -8 | 1,46 7 |
| Nickel (électrolytique) | 6.84x10 -8 | 1,46 x 10 7 |
| Ruthénium | 7.595x10 -8 | 1,31x10 7 |
| Lithium | 8.54x10 -8 | 1,17 x 10 7 |
| Le fer | 9.58x10 -8 | 1.04x10 7 |
| Platine | 1.06x10 -7 | 9,44 x 10 6 |
| Palladium | 1.08x10 -7 | 9,28 x 10 6 |
| Étain | 1.15x10 -7 | 8,7 x 10 6 |
| Sélénium | 1.197x10 -7 | 8,35 x 10 6 |
| Tantale | 1.24x10 -7 | 8.06x10 6 |
| Niobium | 1.31x10 -7 | 7,66 x 10 6 |
| Acier (moulé) | 1,61x10 -7 | 6.21x10 6 |
| Chrome | 1,96 x 10 -7 | 5.10x10 6 |
| Conduire | 2.05x10 -7 | 4,87 x 10 6 |
| Vanadium | 2,61 x 10 -7 | 3,83 x 10 6 |
| Uranium | 2,87 x 10 -7 | 3,48 x 10 6 |
| Antimoine * | 3,92 x 10 -7 | 2,55 x 10 6 |
| Zirconium | 4.105x10 -7 | 2,44 x 10 6 |
| Titane | 5.56x10 -7 | 1.798x10 6 |
| Mercure | 9.58x10 -7 | 1.044x10 6 |
| Germanium* | 4.6x10 -1 | 2,17 |
| Silicium* | 6,40 x 10 2 | 1.56x10 -3 |
* Remarque: La résistivité des semi-conducteurs (métalloïdes) dépend fortement de la présence d'impuretés dans le matériau.
Données de la source graphique
Eddy Current Technology Inc.
URL: http://eddy-current.com/conductivity-of-metals-sorted-by-resistivity/
Wikipedia: Conductivité électrique
URL: https://en.wikipedia.org/wiki/Electrical_conductivity