โลหะอะไรเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดี?

ตัวนำไฟฟ้ามีอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ได้ ซึ่งเรียกว่า "อิเล็กตรอน" ในโลหะ เมื่อประจุไฟฟ้าถูกนำไปใช้กับโลหะ ณ จุดหนึ่ง อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่และปล่อยให้ไฟฟ้าผ่านได้ วัสดุที่มีการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนสูงเป็นตัวนำที่ดีและวัสดุที่มีการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนต่ำไม่ใช่ตัวนำที่ดี แต่จะเรียกว่า "ฉนวน" แทน

ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)

ทองแดง เงิน อะลูมิเนียม ทอง เหล็ก และทองเหลืองเป็นตัวนำไฟฟ้าทั่วไป แม้ว่าเงินและทองจะมีประสิทธิภาพ แต่ก็มีราคาแพงเกินไปสำหรับการใช้งานทั่วไป คุณสมบัติส่วนบุคคลทำให้แต่ละแห่งเหมาะสำหรับวัตถุประสงค์เฉพาะ

เงินเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดีที่สุด เพราะมีอะตอมที่เคลื่อนที่ได้ (อิเล็กตรอนอิสระ) มากกว่า วัสดุที่จะเป็นตัวนำที่ดีได้นั้น ไฟฟ้าที่ผ่านเข้าไปจะต้องสามารถเคลื่อนอิเล็กตรอนได้ ยิ่งอิเล็กตรอนอิสระในโลหะมากเท่าใด ค่าการนำไฟฟ้าก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น อย่างไรก็ตาม เงินมีราคาแพงกว่าวัสดุอื่นๆ และปกติจะไม่ถูกนำมาใช้เว้นแต่จะจำเป็นสำหรับอุปกรณ์พิเศษ เช่น ดาวเทียมหรือแผงวงจร ทองแดงมีการนำไฟฟ้าน้อยกว่าเงิน แต่มีราคาถูกกว่าและมักใช้เป็นตัวนำไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพในเครื่องใช้ในครัวเรือน สายไฟส่วนใหญ่เป็นสายเคลือบทองแดงและแกนแม่เหล็กไฟฟ้ามักหุ้มด้วยลวดทองแดง ทองแดงยังบัดกรีและพันเป็นสายไฟได้ง่าย ดังนั้นจึงมักใช้เมื่อต้องการวัสดุนำไฟฟ้าจำนวนมาก

อะลูมิเนียมเมื่อเปรียบเทียบกับน้ำหนักต่อหน่วยแล้ว อันที่จริงสามารถนำไฟฟ้าได้ดีกว่าทองแดงและมีราคาต่ำกว่า วัสดุอลูมิเนียมถูกนำมาใช้ในผลิตภัณฑ์ในครัวเรือนหรือในการเดินสายไฟ แต่ก็ไม่ใช่ทางเลือกทั่วไปเพราะมีข้อบกพร่องทางโครงสร้างหลายประการ ตัวอย่างเช่น อลูมิเนียมมีแนวโน้มที่จะสร้างพื้นผิวออกไซด์ที่ต้านทานไฟฟ้าในการเชื่อมต่อทางไฟฟ้า ซึ่งอาจทำให้การเชื่อมต่อมีความร้อนสูงเกินไป อะลูมิเนียมใช้สำหรับสายส่งไฟฟ้าแรงสูงแทน (เช่น สายโทรศัพท์เหนือศีรษะ) ซึ่งสามารถหุ้มด้วยเหล็กเพื่อการป้องกันเพิ่มเติม

ทองเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดีและไม่ทำให้เสื่อมเสียเหมือนโลหะอื่นๆ เมื่อสัมผัสกับอากาศ ตัวอย่างเช่น เหล็กหรือทองแดงอาจเกิดออกซิไดซ์ (กัดกร่อน) เมื่อนำออกซิเจนไปใช้เป็นเวลานาน ทองคำมีราคาแพงเป็นพิเศษและใช้สำหรับวัสดุบางชนิดเท่านั้น เช่น ส่วนประกอบแผงวงจรหรือขั้วต่อไฟฟ้าขนาดเล็ก วัสดุบางชนิดอาจได้รับการชุบทองเป็นตัวนำไฟฟ้า หรือใช้ทองคำจำนวนเล็กน้อยแล้วชุบในวัสดุอื่นเพื่อลดต้นทุนการผลิต

เหล็กเป็นโลหะผสมของเหล็ก ซึ่งเป็นตัวนำเช่นกัน และเป็นโลหะที่ไม่ยืดหยุ่นซึ่งมีการกัดกร่อนสูงเมื่อสัมผัสกับอากาศ หล่อได้ยากและไม่ได้ใช้ในผลิตภัณฑ์หรือเครื่องจักรขนาดเล็ก เหล็กจะใช้หุ้มตัวนำอื่นหรือสำหรับโครงสร้างขนาดใหญ่แทน ทองเหลือง ซึ่งเป็นโลหะผสมเช่นกัน เป็นโลหะรับแรงดึงซึ่งทำให้ง่ายต่อการดัดและปั้นเป็นชิ้นส่วนต่างๆ สำหรับเครื่องจักรขนาดเล็ก มีฤทธิ์กัดกร่อนน้อยกว่าเหล็กกล้า นำไฟฟ้าได้ดีกว่าเล็กน้อย ซื้อได้ถูกกว่า และยังคงมูลค่าไว้หลังการใช้งาน ในขณะที่โลหะผสมเหล็กจะมีคุณค่าเมื่อซื้อครั้งแรกเท่านั้น