Condutividade elétrica é a capacidade de um corpo conduzir corrente elétrica. A condutividade elétrica (símbolo σ) mede a capacidade de um material de permitir que a corrente elétrica passe 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 capacidade das partículas carregadas (elétrons, íons positivos ou negativos) contidas neste meio de se moverem com liberdade suficiente.
De acordo com a lei de Ohm, em uma substância linearmente isotrópica, 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 têm uma estrutura atômica com muitos elétrons fracamente ligados 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 compostos por uma aglomeração de núcleos carregados positivamente, entre os quais os elétrons se movem livremente.
Essa nuvem de elétrons não pertence a átomos individuais, mas ao conjunto de todos eles. Este modelo explica, qualitativamente, por que os metais conduzem eletricidade.
Por que os isolantes são maus condutores elétricos?
A baixa condutividade elétrica de semicondutores e isolantes se deve às propriedades da banda de valência na qual os elétrons não podem se mover.
Em isolantes, o número de elétrons é exatamente o mesmo que o número de estados disponíveis na banda de valência. Na faixa proibida, obviamente, não há estados eletrônicos disponíveis. Isso significa que quando um campo elétrico é aplicado, os elétrons não podem aumentar sua velocidade porque 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 de portadores de corrente nelas. Portadores de corrente são partículas carregadas em movimento (elétrons, íons) ou quasipartículas (por exemplo, buracos em um semicondutor). Os transportadores são capazes de transportar uma substância por uma longa distância.
Pode ser simplificado para dizer o que significa que tal partícula ou quasipartícula deveria ser capaz de viajar em uma determinada substância uma distância infinitamente grande, pelo menos macroscópica. Entretanto, em alguns casos especiais, os portadores podem mudar, nascer e desaparecer, e podem substituir uns aos outros.
Exemplos de condutividade elétrica específica de algumas substâncias
A condutividade específica é dada a uma temperatura de +20 ° C:
|
Substância |
VÓS |
|---|---|
|
prata |
62.500.000 |
|
cobre |
59.500.000 |
|
ouro |
45.500.000 |
|
alumínio |
38.000.000 |
|
ferro puro |
10.000.000 |
|
estanho |
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 |