האם אלומיניום מוליך חשמל?
אלומיניום היא מתכת שיש בטבעה בשפע. זהו חומר גלם טוב לשימוש תעשייתי וסוג של חומר מתכת עם מוליכות חשמלית ותרמית טובה. במקביל, אלומיניום הוא גם מתכת שיכולה להוליך חשמל. אלומיניום יכול להוליך חשמל מכיוון שיש בתוכו מספר רב של אלקטרונים חופשיים. אלקטרונים חופשיים אלה מבצעים כל הזמן תנועה תרמית לא סדירה בגביש המתכת. כאשר הם מושפעים משדה חשמלי חיצוני, הם ינועו בצורה כיוונית בכיוון ההפוך של השדה החשמלי, ובכך נוצר זרם חשמלי.
כיצד אלומיניום מוליך חשמל?
מהו העיקרון של הולכה של רדיד אלומיניום?
העיקרון של מוליכות אלומיניום מבוסס בעיקר על המבנה האלקטרוני של האטומים שלו ועל המאפיינים של קשרים מתכתיים. ישנן חמש סיבות לכך שאלומיניום יכול להוליך חשמל.
1. קיומם של אלקטרונים חופשיים
לאטומי אלומיניום יש שלושה אלקטרונים ערכיים בשכבה החיצונית ביותר. בגבישי מתכת, אלקטרוני הערכיות הללו אינם מקובעים לאטום ספציפי, אבל יכול לנוע בחופשיות לאורך גביש המתכת כדי ליצור את מה שנקרא “ים אלקטרונים”. אלקטרונים אלה הנעים בחופשיות הם הסיבה הבסיסית למוליכות של מתכות.
2. קשרים מתכתיים:
אטומי אלומיניום קשורים זה לזה בקשרים מתכתיים. קשרים מתכתיים הם סוג מיוחד של קשר כימי שבו יונים חיוביים שנוצרו על ידי אטומי מתכת מסודרים בים של אלקטרונים חופשיים. אלקטרונים חופשיים נעים בחופשיות בכל מבנה הגביש, מה שהופך את המתכת למוליך טוב של חשמל.
3. זרימת אלקטרונים וזרם
כאשר מופעל מתח על שני הקצוות של מוליך אלומיניום, האלקטרונים החופשיים ינועו בצורה כיוונית תחת פעולת השדה החשמלי. תנועת אלקטרונים כיוונית זו יוצרת זרם חשמלי. לָכֵן, אלומיניום מסוגל להוליך חשמל.
4. מבנה סריג:
מבנה הקריסטל של האלומיניום הוא מעוקב במרכז הפנים (FCC) מִבְנֶה, מה שמאפשר לאלקטרונים לזרום בחופשיות בסריג, ובכך לשפר את המוליכות.
5. הִתנַגְדוּת סְגוּלִית:
ההתנגדות של האלומיניום נמוכה יחסית, בערך 2.65×10^-8 Ω·m, שהוא מעט גבוה יותר מנחושת (בערך 1.68×10^-8 Ω·m), אבל זה עדיין חומר מוליך טוב. התנגדות נמוכה זו פירושה שהאלקטרונים יכולים לעבור דרך מוליכים מאלומיניום בקלות יחסית.