Elektrische geleiders bezitten beweegbare elektrisch geladen deeltjes, in metalen aangeduid als "elektronen". Wanneer op bepaalde punten een elektrische lading op een metaal wordt aangebracht, zullen de elektronen bewegen en elektriciteit doorlaten. Materialen met een hoge elektronenmobiliteit zijn goede geleiders en materialen met een lage elektronenmobiliteit zijn geen goede geleiders, maar worden in plaats daarvan 'isolatoren' genoemd.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Koper, zilver, aluminium, goud, staal en messing zijn veelvoorkomende 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. Om een materiaal een goede geleider te laten zijn, moet de elektriciteit die er doorheen gaat de elektronen kunnen verplaatsen; hoe meer vrije elektronen in een metaal, hoe groter de geleidbaarheid. Zilver is echter duurder dan andere materialen en wordt normaal gesproken niet gebruikt, tenzij het nodig is voor gespecialiseerde apparatuur zoals satellieten of printplaten. Koper is minder geleidend dan zilver, maar is goedkoper en wordt vaak gebruikt als een effectieve geleider in huishoudelijke apparaten. De meeste draden zijn verkoperd en elektromagneetkernen zijn normaal gesproken omwikkeld met koperdraad. Koper is ook gemakkelijk te solderen en in draden te wikkelen, dus wordt het vaak gebruikt wanneer een grote hoeveelheid geleidend materiaal nodig 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 bestendig oxide-oppervlak 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 verkleurt niet zoals andere metalen bij blootstelling 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 verguld worden als elektrische geleider, of ze gebruiken een kleine hoeveelheid goud die vervolgens in een ander materiaal wordt geplateerd 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 onbuigzaam 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 te omhullen of voor een grote structuur. Messing, dat ook een legering is, is een trekmetaal dat het gemakkelijk maakt om te buigen en in verschillende onderdelen te vormen voor kleinere machines. Het is minder corrosief dan staal, iets meer geleidend, goedkoper in aanschaf en behoudt na gebruik nog steeds waarde, terwijl staallegering pas waardevol is bij aankoop.