Inhoud
- TL; DR (te lang; niet gelezen)
- Koper en zilver komen het meest voor
- Aluminium werkt goed, maar heeft risico's
- Goud is effectief maar duur
- Staal- en messinglegeringen hebben speciale toepassingen
Elektrische geleiders bezitten beweegbare elektrisch geladen deeltjes, in metalen "elektronen" genoemd. Wanneer op bepaalde punten een elektrische lading op een metaal wordt aangebracht, bewegen de elektronen en laten ze elektriciteit door. Materialen met een hoge elektronenmobiliteit zijn goede geleiders en materialen met een lage elektronenmobiliteit zijn geen goede geleiders, in plaats daarvan "isolatoren" genoemd.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Koper, zilver, aluminium, goud, staal en messing zijn gemeenschappelijke geleiders van elektriciteit. Hoewel zilver en goud beide effectief zijn, zijn ze te duur voor algemeen gebruik. Individuele eigenschappen maken elk ideaal voor specifieke doeleinden.
Koper en zilver komen het meest voor
Zilver is de beste geleider van elektriciteit omdat het een groter aantal beweegbare atomen (vrije elektronen) bevat. Wil een materiaal een goede geleider zijn, dan moet de elektriciteit die erdoorheen wordt geleid de elektronen kunnen bewegen; hoe meer vrije elektronen in een metaal, hoe groter de geleidbaarheid. Zilver is echter duurder dan andere materialen en wordt normaal niet gebruikt, tenzij het nodig is voor gespecialiseerde apparatuur zoals satellieten of printplaten. Koper is minder geleidend dan zilver, maar is goedkoper en wordt meestal gebruikt als een effectieve geleider in huishoudelijke apparaten. De meeste draden zijn verkoperd en elektromagneetkernen zijn normaal omwikkeld met koperdraad. Koper is ook gemakkelijk te solderen en in draden te wikkelen, dus het wordt vaak gebruikt wanneer een grote hoeveelheid geleidend materiaal vereist is.
Aluminium werkt goed, maar heeft risico's
Aluminium is, vergeleken met het gewicht per eenheid, eigenlijk meer geleidend dan koper en kost minder. Aluminiummateriaal wordt gebruikt in huishoudelijke producten of in bedrading, maar het is geen gebruikelijke keuze omdat het verschillende structurele gebreken heeft. Aluminium heeft bijvoorbeeld de neiging om een elektrisch resistent oxideoppervlak te vormen in elektrische verbindingen, waardoor de verbinding oververhit kan raken. Aluminium wordt in plaats daarvan gebruikt voor hoogspanningslijnen (zoals bovengrondse telefoonkabels) die voor extra bescherming in staal kunnen worden ingekapseld.
Goud is effectief maar duur
Goud is een goede elektrische geleider en tast niet aan zoals andere metalen wanneer het wordt blootgesteld aan de lucht - staal of koper kan bijvoorbeeld oxideren (corroderen) bij langdurig gebruik met zuurstof. Goud is bijzonder duur en wordt alleen gebruikt voor bepaalde materialen, zoals printplaatcomponenten of kleine elektrische connectoren. Sommige materialen kunnen goudplating krijgen als elektrische geleider, of een kleine hoeveelheid goud gebruiken die vervolgens in een ander materiaal wordt verguld om de productiekosten te verlagen.
Staal- en messinglegeringen hebben speciale toepassingen
Staal is een legering van ijzer, die ook een geleider is, en is een niet-flexibel metaal dat zeer corrosief is bij blootstelling aan lucht. Het is moeilijk te gieten en wordt niet gebruikt in kleine producten of machines; in plaats daarvan wordt staal gebruikt om andere geleiders in te sluiten of voor een grote structuur. Messing, dat ook een legering is, is een trekmetaal dat het gemakkelijk maakt om in kleinere delen te buigen en te vormen voor kleinere machines. Het is minder corrosief dan staal, iets geleidend, goedkoper in aanschaf en behoudt na gebruik nog steeds waarde, terwijl staallegering alleen waardevol is bij eerste aanschaf.