بهترین هادی‌های الکتریسیته: لیستی از هادی‌های برتر

هدایت به توانایی یک ماده برای انتقال انرژی اشاره دارد. انواع مختلفی از هدایت وجود دارد، از جمله هدایت الکتریکی، حرارتی و صوتی. فلز نقره دارای بیشترین هدایت الکتریکی است و پس از آن مس و طلا قرار دارند. نقره همچنین بالاترین هدایت حرارتی را در میان عناصر دارد و بیشترین انعکاس نور را داراست. با اینکه نقره بهترین هادی الکتریسیته است، اما مس و طلا بیشتر در کاربردهای الکتریکی استفاده می شوند زیرا مس قیمت کمتری دارد و طلا دارای مقاومت بیشتری در برابر خوردگی است. به دلیل تغییر رنگ نقره، این فلز برای فرکانس های بالا کمتر مطلوب است زیرا سطح بیرونی آن کمتر هدایت پذیر می شود.

دلیل اینکه نقره بهترین هادی است این است که الکترون های آن آزادتر از الکترون های سایر عناصر حرکت می کنند. این موضوع به ساختار بلوری و الکترون های والانس آن مربوط می شود.

بیشتر فلزات الکتریسیته را هدایت می کنند. عناصر دیگری با هدایت الکتریکی بالا شامل آلومینیوم، روی، نیکل، آهن و پلاتین هستند. برنج و برنز آلیاژهایی با خاصیت هدایت الکتریکی هستند و نه عناصر خالص.

فلزات با بیشترین هدایت، به ترتیب

این فهرست از هدایت الکتریکی شامل آلیاژها و همچنین عناصر خالص است. با توجه به اینکه اندازه و شکل یک ماده می تواند بر هدایت آن تأثیر بگذارد، این فهرست فرض می کند که تمام نمونه ها اندازه یکسانی دارند. به ترتیب از بیشترین هدایت تا کمترین هدایت:

1. نقره
2. مس
3. طلا
4. آلومینیوم
5. روی
6. نیکل
7. برنج
8. برنز
9. آهن
10. پلاتین
11. فولاد کربنی
12. سرب
13. فولاد ضد زنگ

عوامل مؤثر بر هدایت الکتریکی

برخی عوامل می توانند بر میزان هدایت الکتریکی یک ماده تأثیر بگذارند.

• دمای محیط: تغییر دما در نقره یا هر هادی دیگری، هدایت آن را تغییر می دهد. به طور کلی، افزایش دما باعث تحریک حرارتی اتم ها و کاهش هدایت می شود در حالی که مقاومت افزایش می یابد. این رابطه خطی است، اما در دماهای پایین از بین می رود.
• آلودگی ها: افزودن آلودگی به یک هادی، هدایت آن را کاهش می دهد. به عنوان مثال، نقره استرلینگ به خوبی نقره خالص را هدایتی نمی کند. نقره اکسید شده به خوبی نقره تمیز را هدایتی نمی کند. آلودگی ها جریان الکترون ها را مختل می کنند.
• ساختار بلوری و فازها: اگر فازهای مختلفی از یک ماده وجود داشته باشد، هدایت در مرز آن ها به آرامی کاهش می یابد و ممکن است از یک ساختار به ساختار دیگر متفاوت باشد. روند پردازش یک ماده می تواند بر میزان هدایت آن تأثیر بگذارد.
• میدان های الکترومغناطیسی: هادی ها زمانی که الکتریسیته از آن ها عبور می کند، میدان های الکترومغناطیسی خود را تولید می کنند که میدان مغناطیسی عمود بر میدان الکتریکی است. میدان های الکترومغناطیسی خارجی می توانند مقاومت مغناطیسی ایجاد کنند که می تواند جریان الکتریکی را کند کند.
• فرکانس: تعداد دورهای نوسان یک جریان الکتریکی متناوب در هر ثانیه، فرکانس آن در هرتز است. بالاتر از یک سطح خاص، فرکانس بالا می تواند موجب شود که جریان به دور یک هادی جریان یابد نه از درون آن (اثر پوست). از آنجایی که نوسانی وجود ندارد و در نتیجه فرکانسی وجود ندارد، اثر پوست در جریان مستقیم رخ نمی دهد.