Metaller, iletken elektronlar veya valans delikleri olabilen, serbest taşıyıcılardan yapılmış bir Fermi sıvısına sahip olup, bir metalin serbest taşıyıcıları elektriğin yanı sıra ısı da taşıyabilmektedir. Yüksek sıcaklıktaki metallerde iletkenlik, serbest taşıyıcılar ve fotonlar arasındaki çarpışmalardan kaynaklanmaktadır. Dolayısıyla aynı süreç hem elektriksel hem de ısı iletkenliğine aracılık etmektedir. Isı iletkenliği ile elektriksel iletkenlik arasındaki korelasyona Wiedemann-Franz Yasası denmektedir. WFL, çok düşük bir sıcaklıkta olmayan metaller için, termal iletkenlik ile elektriksel iletkenlik oranının mutlak sıcaklık ile orantılı olduğunu belirtmektedir ve orantılılık sabiti, belirli metalden bağımsızdır.
Elektrik iletkenleri, metallerde “elektron” olarak adlandırılan hareketli elektrik yüklü parçacıklara sahip malzemeler olup, bir metalin belirli noktalarda bir elektrik yüklemesi uygulandığında elektronlar hareket ederek ve elektriğin geçmesine izin vermektedir. Yüksek elektron hareketliliğine sahip malzemeler iyi iletkenlerdir ve düşük elektron hareketliliğine sahip malzemeler iyi iletkenler olmamakla birlikte, izolatörler olarak adlandırılmaktadır.
Bakır ve Gümüş
Gümüş, çok daha fazla serbest elektron içerdiğinden elektriğin en iyi ileten metaldir. Bir maddenin iyi bir iletken olması için elektronların hareket ettirmesi gerekir ve metaldeki serbest elektronlar ne kadar çok olursa, iletkenliği o kadar yüksek olmaktadır. Bununla birlikte, gümüş diğer malzemelerden daha pahalı olması uydular veya devre levhaları gibi özel ekipmanlara ihtiyaç duyulmadığı sürece normal olarak kullanılmaz. Bakır ve gümüşten daha az iletken özelliğine sahip metaller daha ucuz olup, yaygın olarak ev aletlerinde etkili bir iletken olarak kullanılmaktadır. Çoğu tel bakır kaplıdır ve elektromıknatıslı çekirdekler normalde bakır tel ile sarılmaktadır. Bakırın da lehimlenmesi ve tellere sarılması kolay olması nedeniyle, normalde büyük miktarda iletken malzeme gerektiğinde kullanılmaktadır.
Alüminyum
Alüminyum, birim ağırlık ile karşılaştırıldığında, aslında bakırdan daha fazla iletken ve daha az maliyetli olması nedeniyle, alüminyum malzeme ev eşyalarında veya kablolarda kullanılır, ancak birkaç yapısal kusura sahip olduğu için ortak bir seçim olmamaktadır. Örnek olarak açıklayacak olursak, alüminyum, elektrik bağlantılarında elektrikle dirençli bir oksit yüzeyi oluşturma eğilimindedir ve bu bağlantı, aşırı ısınmaya neden olabilir. Alüminyum yerine ek koruma için çelik kaplanabilen yüksek gerilim iletim hatları için kullanılır.
Altın
Altın iyi bir elektrik iletkeni olup havaya maruz kaldığında diğer metaller gibi lekelenmez – örneğin, oksijen ile uzun süre çalıştırıldığında çelik veya bakır oksitlenebilir (paslanabilir). Altın özellikle pahalıdır ve yalnızca devre kartı bileşenleri veya küçük elektrik konektörleri gibi bazı malzemeler için kullanılmaktadır. Bazı malzemeler, bir elektrik iletken olarak altın kaplama alabilir veya üretim maliyetlerini düşürmek için daha sonra başka bir malzemeye kaplama alan az miktarda altın kullanabilir.
Çelik ve Pirinç
Çelik, aynı zamanda iletken özelliğe sahip olan demir alaşımı olup, havaya maruz kaldığında oldukça aşındırıcı olmayan ve aynı zamanda esnek olmayan bir metaldir. Çeliği dökmek zordur ve bu yüzden küçük ürünler veya makinelerde kullanılmaz; bunun yerine, çelik, diğer iletkenleri örtmek veya büyük yapı için kullanılmaktadır. Aynı zamanda bir alaşım olan pirinç, daha küçük makineler için farklı kısımlara bükülmesini ve kalıplanmasını kolaylaştıran bir çekme metali özelliğine sahiptir. Çelikten daha az koroziftir, biraz daha fazla iletken, maliyeti çok daha ucuzdur. Çelik alaşım sadece ilk satın alındığında değerli olup, ancak kullanımdan sonra da değerini korur.
Kaynakça:
https://www.quora.com/Why-are-metals-good-conductors-of-heat-and-electricity
https://sciencing.com/metals-make-good-conductors-electricity-8115694.html
Yazar:Meltem Yıldırım