Tại sao kim loại dẫn điện? Sắp xếp tính dẫn điện của kim loại theo thứ tự giảm dần

1. Định nghĩa độ dẫn điện

Độ dẫn điện là tiền đề cho việc chế tạo nhiều thiết bị điện gia dụng hiện nay. Tìm hiểu về chất dẫn điện và độ dẫn điện chi tiết dưới đây.

1.1 Chất dẫn điện

Trước khi tìm hiểu về độ dẫn điện, hãy hiểu chất dẫn điện là gì. Chất dẫn điện là các loại vật chất cho phép dòng các hạt tải điện có thể đi qua. Chất dẫn điện thường được ứng dụng để chế tạo các bộ phận dẫn điện trong các thiết bị điện hàng ngày. Trong tự nhiên, chất dẫn điện tồn tại dưới nhiều hình dạng như chất rắn, chất lỏng, dung dịch điện phân, kim loại hoặc chất khí ở điện trường cao.

Chất dẫn điện là các loại vật chất cho phép dòng các hạt tải điện có thể đi qua

1.2 Độ dẫn điện

Độ dẫn điện là một thông số thể hiện mức độ truyền tải của dòng điện hoặc khả năng dẫn điện của một chất, ở đây cụ thể là kim loại, có ký hiệu là EC. Tùy vào các hạt mang điện tích (-) và các hạt mang điện tích (+) mà quyết định độ dẫn điện của một chất kim loại. Một kim loại có lượng ion càng ít thì độ dẫn điện càng nhỏ và ngược lại.

Ý nghĩa của độ dẫn điện kim loại:

• Dùng để kiểm tra độ dẫn điện của các loại thiết bị điện đơn giản, từ đó giảm thiểu hỏng hóc thiết bị do làm việc quá công suất

• Kiểm tra độ tinh khiết của từng loại vật liệu

• Lựa chọn kim loại phù hợp cho các mục đích nghiên cứu khoa học, chế tạo khác nhau.

2. Tìm hiểu tính dẫn điện của kim loại là gì? Cách đo tính dẫn điện của kim loại

2.1. Giải thích về tính dẫn điện của kim loại

Tại sao kim loại lại dẫn điện? Nếu tìm hiểu sâu về cấu tạo của kim loại, ta sẽ thấy các nguyên tử bên trong của mỗi kim loại có cấu trúc như một ma trận mà thông qua đó, các electron bên ngoài có thể di chuyển tự do dễ dàng. Khi đó các nguyên tử hình thành một biển electron bao xung quanh hạt nhân mang điện tích dương (+) tới những kim loại có tương tác. Cuối cùng các hạt electron tự do di chuyển khắp biển electron, giúp kim loại trở thành một chất dẫn điện.

Mô phỏng dòng điện bên trong kim loại

Các yếu tố ảnh hưởng tới tính dẫn điện của kim loại bao gồm:

• Nhiệt độ: Nhiệt độ tăng cao thì tính dẫn điện của kim loại sẽ giảm xuống. Sự dao động của các hạt cation tăng nhanh khiến sự chuyển động của các dòng electron tự do bên trong kim loại bị cản trở.

• Tạp chất: các loại tạp chất được thêm vào kim loại càng nhiều thì tính dẫn điện của chúng càng kém.

• Hình dạng: Cùng kích thước và chiều dài nhưng kim loại có hình dạng dày sẽ dẫn điện tốt hơn hình dạng mỏng

• Kích thước: Với cùng một độ dày như nhau, mảnh kim loại ngắn có khả năng truyền điện tốt hơn mảnh dài.

2.2. Cách đo tính dẫn điện của kim loại

Người ta đo tính dẫn điện của một chất kim loại bằng cách sử dụng một chiếc đồng hồ đo điện trở (hay còn gọi là đồng hồ Ammeter), hoặc đồng hồ đo điện trở chính xác cao. Chỉ cần kết nối dây đo từ đồng hồ đo với hai đầu của kim loại, bật đồng hồ và ghi lại giá trị điện trở hiển thị trên màn hình. Đây chính là giá trị thể hiện độ dẫn điện của một kim loại.

Lưu ý rằng việc đo đạc này có thể bị ảnh hưởng bởi các yếu tố khác như sự hiện diện của tạp chất, tình trạng bề mặt của kim loại hoặc nhiệt độ. Hãy thực hiện đo trong điều kiện chuẩn hoặc phòng thí nghiệm để đảm bảo kết quả.

Người ta đo tính dẫn điện của một chất kim loại bằng cách sử dụng một chiếc đồng hồ đo điện trở

3. Sắp xếp tính dẫn điện của kim loại theo thứ tự giảm dần

Kim loại là chất dẫn điện đứng đầu bảng. Tuy nhiên mỗi chất kim loại đều có mức độ dẫn điện khác nhau. Dưới đây các chất kim loại với tính dẫn điện được sắp xếp theo thứ tự giảm dần.

3.1 Bạc (Ag)

Kim loại có tính dẫn điện tốt nhất hiện nay là bạc. Với tính chất vật lý mềm dẻo và dễ uốn, bạc được ứng dụng rất nhiều trong cả trong khoa học chế tạo và đời sống thường ngày. Đây là thành phần cho bộ phận dẫn điện của các thiết bị điện hiện đại như lò vi sóng, linh kiện điện tử…. Tuy nhiên do có giá thành đắt, bạc không được ứng dụng quá thường xuyên trong các thiết bị điện gia dụng thông thường.

3.2. Đồng (Cu)

Sau bạc, đồng cũng là một chất kim loại có tính dẫn điện tốt. Đồng có mặt trong tự nhiên từ sớm, được con người khai thác và sử dụng ở dạng thô rất nhiều. Với đặc tính dễ uốn, giá thành hợp lý, đồng được ứng dụng rộng rãi để chế tạo dây điện, động cơ điện, cuộn từ của nam châm điện,…

Dây điện lõi đồng

3.3. Vàng (Au)

Tuy không có tính dẫn điện mạnh mẽ như đồng và bạc, nhưng vàng có khả năng kháng oxy hóa và kháng ăn mòn tốt. Kim loại vàng nguyên chất khá mềm, có thể hỗ trợ làm cứng các hợp kim với đồng và bạc. Tuy nhiên đây là kim loại có giá thành đắt đỏ nên hay được ứng dụng làm trang sức và tài sản tích lũy hơn.

3.4. Nhôm (Al)

Đứng thứ tư trong danh sách tính dẫn điện của kim loại là nhôm. Nhôm khó bị oxy hóa, lại dẻo dai, chống ăn mòn tốt và dễ nóng chảy ở nhiệt độ cao nên được ứng dụng nhiều trong ngành hàng không vũ trụ, vật liệu cấu trúc. Khả năng dẫn điện của nhôm được sử dụng trong các sản phẩm tiêu dùng có độ bền cao tính bằng năm như đồ nhà bếp, máy móc, đường dây tải điện…

3.5. Natri (Na)

Natri là kim loại có khả năng dẫn nhiệt vừa phải thuộc top 5. Nhược điểm của natri là dễ bị oxy hóa và chuyển từ màu bạc sang màu trắng sáng. Natri được ứng dụng nhiều trong sản xuất các sản phẩm xà phòng, làm trơn bề mặt. Tính dẫn điện của natri được ứng dụng trong công nghiệp ở các phản ứng nguyên tử với vai trò là chất lỏng dẫn nhiệt lò.

3.6. Wolfram (W)

Wolfram là kim loại có khả năng dẫn điện đứng thứ 6. Từ W trở xuống, tính dẫn điện của kim loại giảm dần. Wolfram có đặc trưng vật lý như: giòn, cứng, nặng, chốt axit, kiềm tốt và chống oxy hóa tốt.

W được dùng dẫn điện trong ngành điện là W tinh khiết, được sử dụng phổ biến làm dây tóc trong các bóng đèn điện tóc, tấm bia bắn phá dạng điện tử, thiết bị sưởi điện, ống đèn tia âm cực,… Với tính trơ tốt, chúng cũng được dùng chế tạo điện cực và kính hiển vi.

Đèn dây tóc

3.7. Đồng thau

Đồng thau là từ chỉ hợp kim của kẽm kết hợp đồng. Khả năng dẫn điện của đồng thay còn phụ thuộc vào tỉ lệ phối hợp giữa hai chất đồng và kẽm. Tuy nhiên so với đồng nguyên chất và các lựa chọn ở trên, đồng thau ít được lựa chọn làm giải pháp dẫn điện.

Thay vào đó, người ta sử dụng đồng thau làm trang sức với giá tiền vừa phải, làm nhạc cụ như trống, kèn Trumpet, kèn Saxophone, chuông,… Chúng cũng được dùng để chế tạo đồ trang trí nghệ thuật, vật liệu hàn,…

3.8. Sắt (Fe)

Sắt là kim loại có khả năng dẫn điện tuy nhiên tính dẫn điện kém. Thay vì được ứng dụng trong các sản phẩm điện, sắt được dùng trong công nghiệp sản xuất ô tô và lĩnh vực kiến trúc. Trong đời sống, chúng là vật liệu chính trong các sản phẩm gia dụng thông thường như tủ, bàn, giường, cầu thang, dụng cụ cơ khí,…

3.9. Crom (Cr)

Crom đứng gần cuối trong bảng xếp hạng tính dẫn điện của kim loại. Vì tính dẫn điện không cao đi kèm với độ hiếm gặp trong tự nhiên, crom thường được dùng như một loại chất xúc tác cho các ngành công nghiệp sản xuất. Cụ thể như tạo tính không rỉ sét cho kéo và dao, tạo màu cho thuốc nhuộm, sơn, đánh bóng bề mặt, làm khuôn đúc gạch nung, phụ gia cho xăng,…

Crom

3.10. Chì (Pb)

Đứng cuối cùng trong bảng xếp hạng tính dẫn điện là chì. Chì dẫn điện kém, tính chất mềm nhưng khối lượng rất nặng. Chì đóng vai trò quan trọng trong quá trình chế tạo ắc quy. Bên cạnh đó, chúng cũng được dùng làm tấm chắn phóng xạ và có trong nhựa PVC

Chì rất độc, có hại trực tiếp cho sức khỏe con người và có thể ngấm qua da, vì vậy không được sử dụng nhiều trong các thiết bị điện gia dụng.

Tính dẫn điện của kim loại đóng vai trò thiết yếu trong cuộc sống hiện đại. Hiểu biết về chúng giúp bạn có cái nhìn khái quát hơn, hạn chế được các sự cố về điện cho bản thân. Nếu muốn tìm hiểu thêm về tính dẫn nhiệt của kim loại, hãy truy cập website  để biết thêm thông tin nhé.