どの金属が電気の良い導体を作りますか?

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著者: Robert Simon
作成日: 20 六月 2021
更新日: 24 10月 2024
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3-2. 導体と自由電子(電気の正体)
ビデオ: 3-2. 導体と自由電子(電気の正体)

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導電体は、金属中の「電子」と呼ばれる可動の帯電粒子を持っています。特定のポイントで金属に電荷が印加されると、電子が移動し、電気が通過できるようになります。電子移動度の高い材料は良好な導体であり、電子移動度の低い材料は良好な導体ではなく、「絶縁体」と呼ばれます。

TL; DR(長すぎる;読まなかった)

銅、銀、アルミニウム、金、鋼、黄銅は一般的な電気伝導体です。銀と金はどちらも効果的ですが、一般的な使用には高すぎます。個々のプロパティにより、それぞれが特定の目的に最適です。

銅と銀が最も一般的です

銀はより多くの可動原子(自由電子)を含むため、電気の最良の伝導体です。材料が良い導体になるためには、材料を通過する電気が電子を移動できる必要があります。金属中の自由電子が多いほど、その導電性は大きくなります。ただし、銀は他の材料よりも高価であり、衛星や回路基板などの特殊な機器に必要な場合を除き、通常は使用されません。銅は銀よりも導電性が低いが、安価であり、一般に家電製品の効果的な導体として使用されています。ほとんどのワイヤは銅メッキされており、電磁石コアは通常銅ワイヤで包まれています。また、銅ははんだ付けやワイヤへの巻き込みが容易なため、大量の導電性材料が必要な場合によく使用されます。

アルミニウムはうまく機能しますが、リスクがあります

アルミニウムは、単位重量で比較すると、実際には銅よりも導電性が高く、低コストです。アルミニウム材料は、家庭用製品または配線に使用されますが、いくつかの構造的な欠陥があるため、一般的な選択ではありません。たとえば、アルミニウムは、電気接続部に電気抵抗性の酸化物表面を形成する傾向があり、これにより接続部が過熱する可能性があります。代わりに、保護を強化するためにスチールで覆うことができる高電圧伝送線(架空電話ケーブルなど)にアルミニウムが使用されます。

金は効果的だが高価

金は優れた導電体であり、空気にさらされたときに他の金属のように変色しません。たとえば、酸素との長時間の伝導により、鋼または銅が酸化(腐食)する可能性があります。金は特に高価であり、回路基板コンポーネントや小さな電気コネクタなどの特定の材料にのみ使用されます。一部の材料は、導電体として金めっきを施したり、製造コストを削減するために少量の金を別の材料にめっきしたりする場合があります。

スチールおよび真鍮合金には特別な用途があります

鋼は鉄の合金であり、これは導体でもあり、空気にさらされると腐食性が高い柔軟性のない金属です。鋳造するのは難しく、小さな製品や機械では使用されません。代わりに、鋼は他の導体を包むために、または大きな構造に使用されます。真鍮は合金でもあり、引張り金属であるため、小型機械用にさまざまな部品に簡単に曲げたり、成形したりできます。スチールよりも腐食性が低く、導電性がわずかに高く、購入コストが安く、使用後も価値がありますが、スチール合金は最初に購入したときのみ価値があります。