Ποια μέταλλα κάνουν καλούς αγωγούς του ηλεκτρισμού;

Οι ηλεκτρικοί αγωγοί διαθέτουν κινητά ηλεκτρικά φορτισμένα σωματίδια, που αναφέρονται ως «ηλεκτρόνια» στα μέταλλα. Όταν ένα ηλεκτρικό φορτίο εφαρμόζεται σε ένα μέταλλο σε ορισμένα σημεία, τα ηλεκτρόνια θα κινηθούν και θα επιτρέψουν στον ηλεκτρισμό να περάσει. Τα υλικά με υψηλή κινητικότητα ηλεκτρονίων είναι καλοί αγωγοί και τα υλικά με χαμηλή κινητικότητα ηλεκτρονίων δεν είναι καλοί αγωγοί, αντίθετα αναφέρονται ως "μονωτές".

TL;DR (Πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα; Δεν έχω διαβάσει)

Ο χαλκός, το ασήμι, το αλουμίνιο, ο χρυσός, ο χάλυβας και ο ορείχαλκος είναι κοινοί αγωγοί του ηλεκτρισμού. Ενώ το ασήμι και ο χρυσός είναι και τα δύο αποτελεσματικά, είναι πολύ ακριβά για κοινή χρήση. Οι μεμονωμένες ιδιοκτησίες καθιστούν το καθένα ιδανικό για συγκεκριμένους σκοπούς.

Ο χαλκός και το ασήμι είναι πιο συνηθισμένοι

Ο άργυρος είναι ο καλύτερος αγωγός του ηλεκτρισμού επειδή περιέχει μεγαλύτερο αριθμό κινητών ατόμων (ελεύθερα ηλεκτρόνια). Για να είναι ένα υλικό καλός αγωγός, ο ηλεκτρισμός που περνά μέσα από αυτό πρέπει να μπορεί να κινεί τα ηλεκτρόνια. Όσο περισσότερα ελεύθερα ηλεκτρόνια σε ένα μέταλλο, τόσο μεγαλύτερη είναι η αγωγιμότητά του. Ωστόσο, το ασήμι είναι πιο ακριβό από άλλα υλικά και συνήθως δεν χρησιμοποιείται εκτός εάν απαιτείται για εξειδικευμένο εξοπλισμό όπως δορυφόρους ή πλακέτες κυκλωμάτων. Ο χαλκός είναι λιγότερο αγώγιμος από το ασήμι, αλλά είναι φθηνότερος και χρησιμοποιείται συνήθως ως αποτελεσματικός αγωγός σε οικιακές συσκευές. Τα περισσότερα καλώδια είναι επικαλυμμένα με χαλκό και οι πυρήνες ηλεκτρομαγνητών είναι συνήθως τυλιγμένοι με χάλκινο σύρμα. Ο χαλκός είναι επίσης εύκολο να συγκολληθεί και να τυλιχτεί σε σύρματα, επομένως χρησιμοποιείται συχνά όταν απαιτείται μεγάλη ποσότητα αγώγιμου υλικού.

Το αλουμίνιο λειτουργεί καλά, αλλά έχει κινδύνους

Το αλουμίνιο, σε σύγκριση με το μοναδιαίο βάρος, είναι στην πραγματικότητα πιο αγώγιμο από τον χαλκό και κοστίζει λιγότερο. Το υλικό αλουμινίου χρησιμοποιείται σε προϊόντα οικιακής χρήσης ή σε καλωδιώσεις, αλλά δεν είναι μια κοινή επιλογή επειδή έχει πολλά δομικά ελαττώματα. Για παράδειγμα, το αλουμίνιο έχει την τάση να σχηματίζει μια ηλεκτρικά ανθεκτική επιφάνεια οξειδίου στις ηλεκτρικές συνδέσεις, η οποία μπορεί να προκαλέσει υπερθέρμανση της σύνδεσης. Αντίθετα, το αλουμίνιο χρησιμοποιείται για γραμμές μετάδοσης υψηλής τάσης (όπως τα εναέρια καλώδια τηλεφώνου) που μπορούν να περιβληθούν σε χάλυβα για πρόσθετη προστασία.

Ο χρυσός είναι αποτελεσματικός αλλά ακριβός

Ο χρυσός είναι καλός ηλεκτρικός αγωγός και δεν αμαυρώνει όπως άλλα μέταλλα όταν εκτίθεται στον αέρα -- για παράδειγμα, ο χάλυβας ή ο χαλκός μπορεί να οξειδωθούν (διαβρωθούν) όταν βρίσκονται σε παρατεταμένη αγωγή με το οξυγόνο. Ο χρυσός είναι ιδιαίτερα ακριβός και χρησιμοποιείται μόνο για ορισμένα υλικά, όπως εξαρτήματα πλακέτας κυκλώματος ή μικρές ηλεκτρικές συνδέσεις. Ορισμένα υλικά μπορεί να επιχρυσωθούν ως ηλεκτρικός αγωγός ή να χρησιμοποιούν μικρή ποσότητα χρυσού που στη συνέχεια επιμεταλλώνεται σε άλλο υλικό για να μειωθεί το κόστος κατασκευής.

Τα κράματα χάλυβα και ορείχαλκου έχουν ειδικές χρήσεις

Ο χάλυβας είναι ένα κράμα σιδήρου, το οποίο είναι επίσης αγωγός, και είναι ένα άκαμπτο μέταλλο που είναι πολύ διαβρωτικό όταν εκτίθεται στον αέρα. Είναι δύσκολο να χυθεί και δεν χρησιμοποιείται σε μικρά προϊόντα ή μηχανές. Αντίθετα, ο χάλυβας χρησιμοποιείται για την περιτύλιξη άλλων αγωγών ή για μεγάλες κατασκευές. Ο ορείχαλκος, ο οποίος είναι επίσης κράμα, είναι ένα εφελκυστικό μέταλλο που διευκολύνει την κάμψη και τη χύτευση σε διαφορετικά μέρη για μικρότερες μηχανές. Είναι λιγότερο διαβρωτικό από τον χάλυβα, ελαφρώς πιο αγώγιμο, φθηνότερο στην αγορά και εξακολουθεί να διατηρεί την αξία μετά τη χρήση, ενώ το κράμα χάλυβα είναι πολύτιμο μόνο όταν αγοράζεται για πρώτη φορά.