A condutividade elétrica é a capacidade de um corpo de conduzir uma corrente elétrica. A condutividade elétrica (símbolo σ) mede a capacidade de um material de passar corrente elétrica através dele e é inversamente proporcional à resistência elétrica do material.
No Sistema Internacional de Unidades (SI), a unidade para medir a condutividade elétrica é S / m (siemens por metro) ou Ω −1 · m −1 .
A condutividade elétrica dependerá da estrutura atômica e molecular do material. A condutividade está relacionada à habilidade das partículas carregadas (elétrons, íons positivos ou negativos) contidas neste meio de se moverem livremente.
De acordo com a lei de Ohm, em uma substância isotrópica linear, a condutividade é o coeficiente de proporcionalidade entre a densidade da corrente resultante e a magnitude do campo elétrico no meio.
Por que os metais são bons condutores elétricos?
Os metais são bons condutores elétricos porque possuem uma estrutura atômica com muitos elétrons com ligações fracas que permitem seu movimento. A condutividade também depende de sua composição química e de outros fatores físicos do próprio material, como a temperatura.
Os metais conduzem eletricidade porque são formados por uma aglomeração de núcleos carregados positivamente entre os quais os elétrons se movem livremente.
Esta nuvem de elétrons não pertence aos átomos individuais, mas ao conjunto de todos eles. Este modelo explica, qualitativamente, por que os metais conduzem eletricidade.
Por que os isoladores são maus condutores elétricos?
A baixa condutividade elétrica de semicondutores e isoladores se deve às propriedades da banda de valência na qual os elétrons não podem se mover.
Em isoladores, o número de elétrons é exatamente igual ao número de estados disponíveis na banda de valência. Na banda proibida, obviamente, não há estados eletrônicos disponíveis. Isso significa que quando um campo elétrico é aplicado, os elétrons não podem aumentar sua velocidade, pois não há estados disponíveis onde eles possam se mover mais rápido do que já o fazem.
Condutividade elétrica e portadores de corrente
A condutividade elétrica de todas as substâncias está associada à presença nelas de portadores de corrente. Os portadores atuais são partículas carregadas em movimento (elétrons, íons) ou quasipartículas (por exemplo, buracos em um semicondutor). As transportadoras são capazes de se mover em uma substância por uma longa distância.
Pode ser simplificado dizer o que significa que tal partícula ou quasipartícula deva ser capaz de viajar em uma dada substância uma distância infinitamente grande, pelo menos macroscópica. No entanto, em alguns casos especiais, os portadores podem mudar, nascer e desaparecer e podem substituir-se.
Exemplos de condutividade elétrica específica de algumas substâncias
A condutividade específica é dada a uma temperatura de +20 ° C:
|
Substância |
S / m |
|---|---|
|
o pagamento |
62.500.000 |
|
cobre |
59.500.000 |
|
oro |
45.500.000 |
|
alumínio |
38.000.000 |
|
ferro puro |
10.000.000 |
|
lata |
8.330.000 |
|
aço fundido |
7.690.000 |
|
mercúrio |
1.040.000 |
|
grafite |
125.000 |
|
água do mar |
3 |
|
água destilada. |
10 −4 |
|
vidro |
10 -11 |