Các kim loại dẫn điện tốt nhất có thể kể đến như bạc, vàng, đồng, nhôm,…. Để lý giải vì sao chúng lại có độ dẫn điện tốt đến thế thì không phải ai cũng biết. Vậy cụ thể kim loại nào có tính dẫn điện tốt nhất? Thứ tự kim loại dẫn điện tốt nhất hiện nay như thế nào? Tất cả sẽ được Tuấn Hưng Phát giải đáp chi tiết trong bài viết dưới đây!
Tìm hiểu độ dẫn điện của kim loại
Độ dẫn điện là gì?
Độ dẫn điện là thông số thể hiện rõ mức độ truyền tải dòng điện của 1 chất hay còn gọi là khả năng dẫn điện. Chúng phụ thuộc nhiều vào các hạt mang điện tích (ion). Những ion này có thể mang điện tích âm hoặc dương.
Dựa vào định luật Ohm ta biết “Cường độ dòng điện đi qua 2 điểm của 1 vật dẫn tỷ lệ thuận với hiệu điện thế của 2 điểm đó. Với vật dẫn điện có điện trở là 1 hằng số. Và biểu thị về sự dẫn điện sẽ được thể hiện qua công thức sau:
Mật độ dòng điện = Cường độ x độ dẫn điện
Độ dẫn điện sẽ nghịch đảo với điện trở suất và cả 2 đều là giá trị vô hướng. Đơn vị của độ dẫn điện thường là mS/cm (MiliSiemans/centimet) và tại Mỹ đơn vị là %IACS (International Annealed Copper Standard). Với dòng điện cao thể thì độ dẫn điện của dây trần thường lấy đơn vị %IACS.
Độ dẫn điện của kim loại là gì?
Độ dẫn điện của kim loại
Độ dẫn điện của kim loại là khả năng dẫn điện của kim loại đó. Kim loại được biết đến là chất dẫn điện tốt nhất hiện nay. Bởi nó có khả năng dẫn dòng điện cao nhờ tồn tại nhiều hạt e (electron) tự do trong cấu trúc của chúng. Các hạt e này di chuyển tự do trong cấu trúc kim loại và tạo ra dòng điện chính.
Trong cấu trúc tinh thể, các nguyên tử kim lại sẽ được sắp xếp với nhau thành 1 mạng tinh thể. Trong mạng lưới này, các e ngoài cùng của nguyên tử kim loại tách ra và di chuyển trong cấu trúc tinh thể tự do. Từ đó, tạo thành 1 dải đồng năng lượng còn gọi chung là dải dẫn.
Điều này cho phép các hạt e di chuyển từ ATOM này sang ATOM khác với rất ít trở ngại và tạo ra khả năng dẫn điện qua kim loại. Tuy nhiên, độ dẫn điện của kim loại này sẽ phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố khác nhau như:
- Chất liệu kim loại
- Nhiệt độ
- Áp suất
- Độ tinh khiết
- Kết cấu tinh thể kim loại
Trong đó, nhiệt độ, áp suất càng cao, độ tinh khiết càng lớn, cấu trúc tinh thể càng đều thì tính dẫn điện của kim loại càng tốt. Kim loại dẫn điện tốt nhất hiện nay có thể kể đến như: Đồng, nhôm, vàng, bạc, sắt, titan,.. Bởi thế, chúng thường được sử dụng khá nhiều trong các ứng dụng như: điện tử, điện lực,…
> Xem thêm:
Vì sao kim loại dẫn điện tốt nhất?
Nhiều người vẫn thắc mắc vì sao kim loại dẫn điện tốt nhất? Nguyên nhân chính là nhờ vào cấu tạo đặc biệt của các nhóm chất này. Cấu tạo của kim loại bao gồm các hạt e (-) di chuyển tự do. Chúng dễ dàng di chuyển qua các hợp chất hay các đồ vật. Thay vì chạy xung quanh các nguyên tử tương ứng thì chúng sẽ tạo thành biển e bao quanh các hạt nhân dương của những ion kim loại khác.
Kim loại dẫn điện tốt nhất là loại nào?
Sau đó, các hạt e này lại tiếp tục di duyển trong biển e. Điều này khiến cho kim loại có khả năng dẫn điện tốt hơn. Dù rằng mỗi kim loại sẽ có từng mức độ dẫn điện khác nhau. Nhưng nổi bật hơn cả vẫn là các loại phi kim hoặc những hợp chất khác.
Các yếu tố ảnh hưởng đến tính dẫn điện của kim loại
Những yếu tố ảnh hưởng nhiều đến tính dẫn điện của kim loại có thể kể đến như:
- Nhiệt độ: Nhiệt độ càng cao càng khiến cho khả năng dẫn điện của kim loại giảm. Bởi các hạt e tự do đang di chuyển hỗn loạn sẽ chuyển động thành dòng khi được kết nối với nguồn điện. Khi nhiệt độ càng cao thì sự dao động của cation càng tăng. Từ đó, chúng sẽ cản trở dòng e chuyển động tự do trong kim loại. Có một số chất dẫn điện tốt với mức nhiệt cực thấp sẽ trở thành chất siêu dẫn.
- Tạp chất: Các tạp chất được thêm vào sẽ khiến kim loại có tính dẫn điện kém đi rất nhiều.
- Hình dáng và kích thước: Kim loại càng dày càng có độ dẫn điện tốt hơn so với nguyên liệu mỏng có cùng chiều dài và kích tấc. Nếu cả 2 miếng kim loại có độ dày như nhau thì miếng dài hơn so có độ dẫn điện kém hơn miếng ngắn.
Mỗi kim loại sẽ có tính dẫn điện khác nhau. Chủ yếu nó phụ thuộc vào mật độ hạt e tự do của từng loại không giống nhau.
Top 10 kim loại dẫn điện tốt nhất
Có rất nhiều kim loại dẫn điện tốt, nhưng để dẫn điện tốt nhất hiện nay thì phải kể đến 10 kim loại dẫn điện tốt nhất dưới đây. Và Tuấn Hưng Phát cũng đưa ra thứ tự dẫn điện của kim loại để mọi người tham khảo.
Chất dẫn điện tốt nhất – Bạc (Ag)
Kim loại có tính dẫn điện tốt nhất chắc chắn phải nhắc đến Bạc (Ag) đầu tiên. Vì đây là kim loại có khả năng dẫn điện vô cùng cao. Nó vượt trội hơn hẳn so với các kim loại khác. Độ dẫn điện của bạc đạt khoảng 6,3 x 10^7 S/m (siemens/mét) ở nhiệt độ phòng. Đây cũng là mức độ dẫn điện tốt nhất trong các kim loại dẫn điện hiện nay.
Chất dẫn điện tốt nhất – Bạc (Ag)
Các yếu tố ảnh hưởng đến độ dẫn điện của bạc gồm: cấu trúc tinh thể, mật độ điện tử, nhiệt độ, áp suất, tần số và cường độ dòng điện. Tuy nhiên, dưới điều kiện thông thường, độ dẫn điện của bạc luôn là một trong những đặc tính xuất sắc nhất.
Nhờ vào khả năng dẫn điện xuất sắc, bạc đã trở thành vật liệu dẫn điện tốt nhất trong lĩnh vực điện tử và viễn thông. Đặc biệt, nó được ưa chuộng trong việc sản xuất các linh kiện điện tử như điện thoại, máy tính, tivi, thiết bị giải trí, máy ảnh số, máy quay phim và nhiều sản phẩm khác. Bạc cũng được ứng dụng rộng rãi trong làm dây điện, đồng hồ, đồ trang sức có giá trị thấp, tiền xu với nhiều mục đích khác.
Đồng (Cu)
Đồng hiện đang có mật độ dẫn điện cao nhất với khoảng 59.6 x 10^6 S/m (siemens/mét) ở nhiệt độ phòng. Nó vượt trội hơn hẳn so với nhiều kim loại khác.
Tính chất dẫn điện của đồng làm nó trở thành vật liệu ưa chuộng trong các ứng dụng công nghiệp và dân dụng như: sản xuất dây dẫn điện, đầu cắm, mạch điện tử và các thiết bị điện tử khác. Cần lưu ý độ dẫn điện của đồng có thể biến đổi theo nhiệt độ và độ tinh khiết của vật liệu.
Ngoài việc được sử dụng làm vật liệu dẫn điện, đồng còn được ứng dụng trong lĩnh vực dẫn nhiệt cao tương tự. Điều này xuất phát từ khả năng di chuyển dễ dàng của electron trong kim loại. Chúng làm cho việc truyền nhiệt qua đồng diễn ra nhanh chóng hơn. Tuy nhiên, cần lưu ý độ dẫn điện của đồng có thể giảm đi khi nhiệt độ tăng cao.
Đồng (Cu)
Với sự gia tăng của nhiệt độ, điện trở của đồng cũng tăng lên, độ dẫn điện sẽ giảm theo đó. Do đó, trong các ứng dụng đòi hỏi độ dẫn điện ổn định ở nhiệt độ cao, nên sử dụng bạc hoặc nhôm là lựa chọn thay thế hợp lý.
Tuy nhiên, đồng vừa phổ biến, có khả năng chịu nhiệt và chi phí thấp. Nên vật liệu này là một trong những kim loại phổ biến không thể thiếu trong hệ thống đường dây điện, nhất là cuộc sống hàng ngày của con người.
⇒ Xem thêm: Van cầu đồng chính hãng
Vàng (Au)
Vàng (Au) là một kim loại có khả năng dẫn điện tốt, quý hiếm và có giá thành cao. Độ dẫn điện của vàng là khoảng 44.0 x 10^6 S/m ở điều kiện phòng thí nghiệm (tương đương với độ dẫn điện của đồng và thấp hơn bạc). Tính chất này chỉ ra rằng vàng có khả năng dẫn điện tốt, nhưng độ dẫn điện không sánh bằng bạc và đồng.
Vàng cũng là một trong số những kim loại dẫn điện tốt nhất hiện nay
Tuy nhiên, độ dẫn điện không phải là yếu tố chính quyết định về khả năng dẫn điện. Các yếu tố như: điện trở, khả năng ăn mòn, chịu nhiệt cũng cần được xem xét khi chọn kim loại để dùng trong việc dẫn điện.
Ngoài ra, vàng còn được ứng dụng trong các thiết bị chuyển đổi từ điện năng sang nhiệt năng. Bởi nó sở hữu khả năng dẫn điện tốt, giúp truyền tải năng lượng hiệu quả. Mặc dù có khả năng dẫn điện cơ học tốt, nhưng lại không mấy được ứng dụng trong đời sống. Bởi vật liệu này quý hiếm và đang là 1 trong những loại đơn vị trao đổi tiền tệ trên thế giới.
Nhôm (Al)
Nhôm thường có độ dẫn điện tốt. Ở điều kiện thích hợp, độ dẫn điện của nhôm đạt khoảng 36,59 x 10^6 S/m. Tuy nhiên, độ dẫn điện của nó bị ảnh hưởng bởi độ tinh khiết của nó. Nhôm tinh khiết có độ dẫn điện cao hơn so với nhôm hợp kim. Chúng thường xuất hiện khi các phần tử nhôm liên kết với nhau thông qua liên kết kim loại trong cấu trúc tinh thể.
Nhôm thường có độ dẫn điện tốt
Để hiểu rõ hơn về cấu trúc của nhôm, có thể nhận biết nhôm tinh khiết thường có cấu trúc tinh thể đơn giản với các phần tử nhôm liên kết với nhau qua liên kết kim loại. Ngược lại, nhôm hợp kim có thể có cấu trúc phức tạp hơn.
Hợp kim nhôm thường bao gồm các nguyên tố khác như: đồng, kẽm, silic và magnesi, tạo nên một cấu trúc phức tạp. Các yếu tố và tính chất phần trăm của các kim loại trong hợp kim nhôm cũng đóng vai trò quan trọng đối với khả năng dẫn điện của nó.
Natri (Na)
Độ dẫn điện của kim loại Natri (Na) phản ánh khả năng dẫn điện của nguyên tử natri. Với tính chất kim loại, natri thể hiện khả năng dẫn điện tốt với đơn vị S/m. Tuy nhiên, độ dẫn điện của natri cũng chịu ảnh hưởng bởi các yếu tố như: nhiệt độ, áp suất và cấu trúc tinh thể của nó. Trong mức nhiệt phòng, độ dẫn điện của Na đạt 21×10^6 mS/m.
Natri cũng nằm trong số những kim loại dẫn điện tốt nhất
Cấu trúc của natri được xây dựng theo một mạng lưới tinh thể kim loại với các nguyên từ được xếp đều nhau. Electron tự do được chia sẻ giữa các nguyên tử natri, tạo nên môi trường cho sự tự do di chuyển của chúng giữa các nguyên tử. Điều này góp phần vào độ dẫn điện cao của kim loại natri, khiến cho nó trở thành một trong những chất dẫn điện hiệu quả.
Wolfram (W)
Wolfram (W), hay còn được biết đến với tên gọi khác là tungsten, là một kim loại chịu lửa với đặc tính dẫn điện rất cao. Độ dẫn điện của kim loại này đạt 18,38 x 10^6 mS/m ở nhiệt độ phòng. Khả năng chịu lửa của Wolfram xuất phát từ khả năng của nó chịu được nhiệt độ cao. Điều này giúp nó trở thành một trong những kim loại có độ dẫn điện rất tốt ở nhiệt độ cao.
Wolfram (W) là kim loại chịu lửa với đặc tính dẫn điện rất cao
Độ dẫn điện của Wolfram phụ thuộc vào mật độ e và số lượng e tự do trong cấu trúc của kim loại. Do đó, độ dẫn điện của chúng cũng biến đổi tùy vào nhiệt độ và áp suất. Wolfram hiện được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực công nghiệp và kỹ thuật gồm: đèn bóng đèn huỳnh quang, ống chân không, chi tiết máy bay và nhiều ứng dụng khác.
Đồng thau (CuZn)
Đồng thau (CuZn37) là hợp kim đồng, thuộc loại kim loại dẫn điện khá tốt. Tuy nhiên, khả năng dẫn điện của hợp kim này có thể biến đổi tùy vào tỷ lệ pha giữa đồng và kẽm trong hợp kim.
Nói chung, độ dẫn điện của hợp kim đồng thau ở mức trung bình là ≈ 15,5 x 10^6 mS/m ở nhiệt độ phòng. Độ dẫn điện nay ảnh hưởng bởi cấu trúc tinh thể của hợp kim. Trong đó, hỗn hợp các nguyên tử đồng và kẽm được trộn với nhau tạo thành một hợp kim tinh thể.
Tuy nhiên, độ dẫn điện của hợp kim đồng thau có thể giảm đi nhiều khi tỷ lệ pha kẽm tăng lên. Thêm vào đó, các yếu tố bên ngoài như mài mòn, oxi hóa hay ăn mòn cũng ảnh hưởng đến độ dẫn điện của hợp kim. Tổng quan, độ dẫn điện của đồng thau (CuZn37) được đánh giá là khá tốt. Nhưng nó có khả năng biến đổi tùy vào tỷ lệ pha của các thành phần đồng và kẽm trong hợp kim và các yếu tố khác như nhiệt độ, áp suất.
Sắt (Fe)
Sắt (Fe) là có độ dẫn điện khoảng 10,02 x 10^6 mS/m ở nhiệt độ phòng và áp suất khí quyển. Đây là một trong những kim loại phổ biến nhất và có ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Sắt có cấu trúc tinh thể kim loại và được sắp xếp đều với nhau bằng liên kết kim loại. Các electron tự do di chuyển một cách hiệu quả, giúp truyền dẫn điện tốt. Hơn nữa, tính chất điện động học của sắt cũng đóng một vai trò quan trọng trong độ dẫn điện của kim loại này.
Sắt là kim loại phổ biến nhất và có ứng dụng rộng rãi hiện nay
Tuy nhiên, độ dẫn điện của sắt còn phụ thuộc các yếu tố như: độ tinh khiết của kim loại, kích thước hạt, quy trình sản xuất và xử lý kim loại. Ngoài ra, sắt còn kết hợp với các nguyên tố như: cacbon, silic, mangan,… để tạo ra các hợp chất khác. Các hợp chất này này cũng có độ dẫn điện khác nhau tùy vào thành phần và cấu trúc của hợp chất.
Crôm (Cr)
Crôm (Cr) là kim loại có độ dẫn điện khá thấp, đạt khoảng 8,74 x 10^6 mS/m tại nhiệt độ phòng và áp suất khí quyển. Độ dẫn điện của Crôm thấp là do cấu trúc đặc biệt của nó. Trong đó các nguyên tử Crom được sắp xếp trong một mạng lưới tinh thể kim loại. Tuy nhiên, khác với một số kim loại khác, các electron tự do trong Crôm không được chia sẻ đồng đều giữa các nguyên tử.
Crôm (Cr) là kim loại có độ dẫn điện khá thấp
Điều này dẫn đến việc các electron tự do không thể di chuyển một cách dễ dàng giữa các nguyên tử Crôm. Từ đó, làm giảm độ dẫn điện của kim loại này. Độ dẫn điện của Crôm cũng bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác như: nhiệt độ, áp suất và độ tinh khiết. Ở nhiệt độ cao hơn, có thể có một tăng nhẹ trong độ dẫn điện của Crôm. Tuy nhiên, kim loại dẫn điện Crôm vẫn thấp hơn so với nhiều kim loại dẫn điện khác.
Ngoài ra, Crôm kết hợp với nhiều nguyên tố khác để tạo ra nhiều hợp chất mới. Tính chất dẫn điện của các hợp chất này có thể biến đổi tùy thuộc vào cấu trúc và tính chất của từng hợp chất.
Chì (Pb)
Kim loại nào sau đây dẫn điện tốt nhất chắc chắn có kim loại Chì (Pb). Đây là kim loại với độ dẫn điện khá thấp, khoảng 4,69 x 10^6 mS/m ở nhiệt độ phòng và áp suất khí quyển. Cấu trúc của chì được xây dựng dựa trên một mạng lưới tinh thể kim loại. Trong đó các nguyên tử chì được sắp xếp đều nhau trong lưới tinh thể và các e tự do được chia sẻ giữa chúng.
Kim loại dẫn điện tốt nhất hiện nay không thể bỏ qua kim loại Chì (Pb)
Tuy nhiên, chì cũng có khả năng tạo thành các hợp chất với các nguyên tố khác như oxi, halogen và nhiều nguyên tố khác. Đặc tính dẫn điện của các hợp chất này có thể thấp hơn so với kim loại chì.
Độ dẫn điện của chì phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau như: độ tinh khiết, kích thước hạt, quy trình sản xuất và xử lý kim loại. Ngoài ra, chì còn có thể tương tác với các yếu tố môi trường như oxi hóa, nhiệt độ, áp suất, pH và nhiều yếu tố khác. Những tác nhân này có thể gây ra sự biến đổi trong cấu trúc và độ dẫn điện.
Kết luận
Trên đây là top 10 kim loại dẫn điện tốt nhất hiện nay. Mong rằng, cách sắp xếp thứ tự kim loại dẫn điện tốt nhất mà chúng tôi vừa đưa ra phía trên sẽ giúp các bạn nắm bắt nhanh thông tin. Và nếu bạn vẫn còn thắc mắc về thông tin nào, hãy liên hệ với chúng tôi để được giải đáp nhanh chóng nhé!
Xem thêm các chủ đề khác:
