Pourquoi les métaux sont-ils de bons conducteurs d'électricité?
Posté par Helper, mise à jour le 11/03/2020 à 05:47:19
Les métaux sont de bons conducteurs d'électricité en raison de leur structure atomique qui laisse passer librement les charges électriques. La structure atomique des métaux est unique en raison de la présence d'un, deux ou trois électrons de valence dans l'orbite externe des atomes, et cela est vrai pour tous les éléments métalliques. Ces électrons de valence à écoulement libre agissent comme des transporteurs d'électricité, permettant au métal de conduire des charges électriques dans toute sa structure avec peu de résistance.Comment les électrons de Valence conduisent l'électricité
Tous les éléments sont constitués d'atomes, qui sont des particules neutres avec un noyau au centre et avec un noyau chargé négativement en orbite aléatoire autour de lui. Les éléments métalliques ont un, deux ou trois électrons en orbite autour du noyau appelés électrons de valence.
Les électrons de Valence sont complètement détachés du noyau et se déplacent librement. Ces électrons se déplacent de façon aléatoire en l'absence de champ électrique. Une fois qu'un champ électrique est appliqué au métal, les électrons de valence s'alignent d'une extrémité à l'autre extrémité du métal, relayant la charge électrique d'un électron à l'autre.
Imaginez une table de billard avec les boules en ligne. L'énergie qui a été transmise à la bille blanche se poursuivra sur les billes suivantes en fonction de l'efficacité. Cependant, si la bille blanche touche des boules dispersées de manière aléatoire, l'énergie qui lui a été transmise se dissipe rapidement. Plus que de tomber en ligne droite, les électrons de valence ont également une forte réaction de répulsion, ce qui signifie qu'ils transfèrent la charge électrique sur l'électron suivant avec peu ou pas de perte d'énergie.
Conductivité vs résistivité
La conduction dans les métaux est mesurée via sa conductivité et sa résistivité. L'unité de mesure de la conductivité électrique s'appelle Siemens. La résistivité est l'exact opposé de la conductivité et elle évalue la résistance d'un élément à l'écoulement d'une charge électrique.
Lors du calcul de la conductivité, la variable Siemens est représentée par le symbole grec sigma (σ), tandis que la variable de résistivité est représentée par le symbole grec rho (ρ). Un score Siemens plus élevé indique une bonne conductivité. Dans le même ordre d'idées, un score de résistivité plus faible indique également une bonne conductivité.
argent
Parmi tous les métaux, l'argent est le meilleur conducteur de l'électricité car il possède le plus grand nombre d'électrons de valence. Il se classe au premier rang en termes de conductivité et de faible résistivité. En raison du coût élevé de l'argent, cependant, son utilisation dans les équipements électriques est limitée, étant utilisée presque exclusivement pour les équipements sensibles tels que les satellites et les circuits imprimés haut de gamme.
Cuivre
Avec une conductivité électrique et une faible résistivité juste après l'argent, le cuivre est le conducteur le plus utilisé dans une large gamme d'équipements électriques. Son faible coût de production et son abondance font du cuivre le métal préféré lorsqu'une grande quantité de matériau conducteur est nécessaire pour les applications électriques.
Or
Troisième en conductivité et faible résistivité, l'or est également utilisé pour diverses applications électriques. Étant donné que l'or ne se corrode ni ne ternit, il contribue à prolonger la durée de vie des cartes de circuits imprimés et des connecteurs électriques. Cependant, en raison de son coût élevé, l'or est utilisé avec parcimonie dans les équipements électriques. Il est utilisé principalement comme placage pour les circuits et pour les petites connexions électriques.
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