אילו מתכות יוצרות מוליכים טובים לחשמל?

מוליכים חשמליים מחזיקים חלקיקים טעונים חשמליים זזים, המכונים "אלקטרונים" במתכות. כאשר מטען חשמלי מוחל על מתכת בנקודות מסוימות, האלקטרונים ינועו ויאפשרו לחשמל לעבור. חומרים בעלי ניידות גבוהה של אלקטרונים הם מוליכים טובים וחומרים בעלי ניידות נמוכה של אלקטרונים אינם מוליכים טובים, במקום מכונים "מבודדים".

TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)

נחושת, כסף, אלומיניום, זהב, פלדה ופליז הם מוליכים נפוצים של חשמל. בעוד שכסף וזהב יעילים, הם יקרים מדי לשימוש נפוץ. נכסים בודדים הופכים כל אחד לאידיאלי למטרות ספציפיות.

כסף הוא המוליך הטוב ביותר של חשמל מכיוון שהוא מכיל מספר גבוה יותר של אטומים נעים (אלקטרונים חופשיים). כדי שחומר יהיה מוליך טוב, החשמל המועבר דרכו חייב להיות מסוגל להזיז את האלקטרונים; ככל שיותר אלקטרונים חופשיים במתכת כך המוליכות שלה גדולה יותר. עם זאת, כסף הוא יקר יותר מחומרים אחרים ואינו משמש בדרך כלל אלא אם כן הוא נדרש לציוד מיוחד כמו לוויינים או מעגלים. נחושת מוליכה פחות מכסף אך היא זולה יותר ומשמשת בדרך כלל כמוליך יעיל במכשירי חשמל ביתיים. רוב החוטים הם מצופים נחושת וליבות אלקטרומגנט עטופות בדרך כלל בחוט נחושת. נחושת קלה גם להלחמה ועטיפה בחוטים, ולכן משתמשים בה לעתים קרובות כאשר נדרשת כמות גדולה של חומר מוליך.

אלומיניום, בהשוואה למשקל יחידה, הוא למעשה מוליך יותר מנחושת ועולה פחות. נעשה שימוש בחומר אלומיניום במוצרים ביתיים או בחיווט, אך אין זו ברירה נפוצה מכיוון שיש בו כמה פגמים מבניים. לדוגמא, לאלומיניום יש נטייה ליצור משטח תחמוצת עמיד חשמלי בחיבורים חשמליים, מה שעלול לגרום להתחממות יתר של החיבור. אלומיניום משמש במקום זאת עבור קווי העברה במתח גבוה (כגון כבלים טלפוניים עיליים) אותם ניתן לעטוף בפלדה להגנה נוספת.

זהב הוא מוליך חשמלי טוב ואינו מוכתם כמו מתכות אחרות כאשר הם נחשפים לאוויר - למשל, פלדה או נחושת עלולים להתחמצן (להחליד) בעת התנהלות ממושכת עם חמצן. זהב יקר במיוחד ומשמש רק לחומרים מסוימים, כגון רכיבי לוח מעגלים או מחברים חשמליים קטנים. חומרים מסוימים עשויים לקבל ציפוי זהב כמוליך חשמלי, או להשתמש בכמות קטנה של זהב ואז מצופה בחומר אחר כדי להפחית את עלויות הייצור.

פלדה היא סגסוגת של ברזל, שהיא גם מוליכה, והיא מתכת לא גמישה המאכלת מאוד כאשר היא נחשפת לאוויר. קשה ללהק ולא משתמשים בו במוצרים קטנים או במכונות; במקום זאת, פלדה משמשת למארז מוליכים אחרים או למבנה גדול. פליז, שהוא גם סגסוגת, הוא מתכת מתיחה המקלה על כיפוף ועיצוב לחלקים שונים למכונות קטנות יותר. היא פחות מאכלת מפלדה, מוליכה מעט יותר, זולה יותר לרכישה ועדיין שומרת על ערך לאחר השימוש, בעוד שסגסוגת פלדה היא בעלת ערך רק ברכישה הראשונה.