Johtaako alumiini sähköä?
Alumiini on metalli, jota on runsaasti luonnossa. Se on hyvä raaka-aine teolliseen käyttöön ja eräänlainen metallimateriaali, jolla on hyvä sähkön- ja lämmönjohtavuus. Samaan aikaan, alumiini on myös metalli, joka voi johtaa sähköä. Alumiini voi johtaa sähköä, koska sen sisällä on suuri määrä vapaita elektroneja. Nämä vapaat elektronit tekevät jatkuvasti epäsäännöllistä lämpöliikettä metallikiteessä. Kun niihin vaikuttaa ulkoinen sähkökenttä, ne liikkuvat suunnatulla tavalla sähkökentän vastakkaiseen suuntaan, muodostaen siten sähkövirran.
Miten alumiini johtaa sähköä?
Mikä on alumiinifolion johtavuuden periaate?
Alumiinin johtavuuden periaate perustuu pääasiassa sen atomien elektroniseen rakenteeseen ja metallisidosten ominaisuuksiin. On viisi syytä, miksi alumiini voi johtaa sähköä.
1. Vapaiden elektronien olemassaolo
Alumiiniatomien uloimmassa kerroksessa on kolme valenssielektronia. Metallikiteissä, nämä valenssielektronit eivät ole kiinnittyneitä tiettyyn atomiin, mutta voi liikkua vapaasti läpi metallikiteen muodostaen ns “elektronien meri”. Nämä vapaasti liikkuvat elektronit ovat perussyy metallien johtavuuteen.
2. Metalliset sidokset:
Alumiiniatomit on sidottu toisiinsa metallisidoksilla. Metalliset sidokset ovat erityinen kemiallinen sidos, jossa metalliatomien muodostamat positiiviset ionit ovat järjestäytyneet vapaiden elektronien mereen. Vapaat elektronit liikkuvat vapaasti kiderakenteessa, tehdä metallista hyvä sähkönjohdin.
3. Elektronien virtaus ja virta
Kun alumiinijohtimen kahteen päähän syötetään jännite, vapaat elektronit liikkuvat suunnatulla tavalla sähkökentän vaikutuksesta. Tämä elektronien suuntainen liike muodostaa sähkövirran. Siksi, alumiini pystyy johtamaan sähköä.
4. Hilarakenne:
Alumiinin kiderakenne on kasvokeskeinen kuutio (FCC) rakenne, joka mahdollistaa elektronien vapaan virtauksen hilassa, parantaa siten johtavuutta.
5. Resistanssi:
Alumiinin ominaisvastus on suhteellisen alhainen, noin 2,65 × 10^-8 Ω·m, joka on hieman korkeampi kuin kupari (noin 1,68 × 10^-8 Ω·m), mutta se on silti hyvä johtava materiaali. Tämä alhainen resistanssi tarkoittaa, että elektronit voivat kulkea alumiinijohtimien läpi suhteellisen helposti.