Top 10 kim loại dẫn điện tốt nhất hiện nay

Độ dẫn điện là tính chất đặc trưng của kim loại, quyết định những ứng dụng quan trọng trong đời sống và sản xuất hàng ngày. Trong bài viết dưới đây, KTH ELECTRIC sẽ giúp bạn tìm hiểu về 10 kim loại dẫn điện tốt nhất hiện nay.

Khái niệm về tính dẫn điện của kim loại

Độ dẫn điện là một thông số cho thấy mức độ truyền dòng điện hoặc khả năng dẫn điện của một chất. Theo định luật Ohm: dòng điện tỷ lệ thuận với điện trường tương ứng và thông số tỷ lệ chính là độ dẫn điện, biểu thị qua công thức:

Mật độ dòng điện = Cường độ điện trường x độ dẫn điện

Độ dẫn điện có đơn vị Siemens trên mét (S/m). Đối với đường dây điện cao thế, độ dẫn điện của dây trần thường được tính bằng %IACS (Tiêu chuẩn đồng ủ quốc tế).

Độ dẫn điện của kim loại có ký hiệu EC, là thông số biểu thị mức độ truyền dòng điện của kim loại. EC phụ thuộc vào các hạt tích điện âm (-) và các hạt tích điện dương (+). Mỗi loại kim loại sẽ có tính dẫn điện khác nhau, tùy thuộc vào cấu trúc nguyên tử và mức độ tự do chuyển động của các electron.

Độ dẫn điện của kim loại có vai trò quan trọng trong:

• Kiểm tra độ dẫn điện của các thiết bị điện tử, tránh hư hỏng khi quá tải.
• Kiểm tra độ tinh khiết của vật liệu.
• Lựa chọn kim loại phù hợp để truyền tải điện năng và sản xuất các thiết bị điện tử.

Vì sao kim loại dẫn điện tốt?

Kim loại có cấu trúc đặc biệt quyết định khả năng dẫn điện tốt của chúng. Bên trong kim loại có nhiều electron mang điện chuyển động tự do. Thay vì quay quanh các nguyên tử tương ứng, các hạt tích điện này tạo thành một biển electron bao quanh hạt nhân dương của các ion kim loại đang tương tác, sau đó tiếp tục chuyển động tự do qua các hợp chất và vật thể. Điều này mang lại cho kim loại tính dẫn điện vượt trội so với phi kim và các hợp chất khác.

Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng dẫn điện của kim loại:

• Nhiệt độ: Nhiệt độ càng cao thì kim loại càng kém dẫn điện. Lý do là khi nối với nguồn điện, các electron tự do chuyển động tự do sẽ chuyển động thành dòng điện. Khi nhiệt độ tăng, sự dao động của các cation tăng lên, cản trở sự chuyển động của các electron tự do trong kim loại.
• Tạp chất: Kim loại có tạp chất có thể ảnh hưởng đến cấu trúc nguyên tử và cản trở sự chuyển động của các electron tự do. Nhiều tạp chất hơn tạo ra nhiều rào cản hơn trong mạng nguyên tử, làm giảm độ dẫn điện của kim loại. Kim loại càng tinh khiết thì khả năng dẫn điện càng cao.
• độ dày: Độ dày của kim loại cũng ảnh hưởng đến khả năng dẫn điện của nó. Kim loại dày sẽ dẫn điện tốt hơn một miếng mỏng có cùng chiều dài và kích thước. Nếu hai miếng kim loại có cùng độ dày nhưng chiều dài khác nhau thì miếng ngắn sẽ dẫn điện tốt hơn miếng dài.

Top 10 kim loại dẫn điện tốt nhất hiện nay

Độ dẫn điện của 10 kim loại dưới đây sẽ giảm dần theo thứ tự liệt kê.

Bạc (Ag)

Đứng đầu danh sách kim loại dẫn điện tốt nhất là bạc. Đây là kim loại chuyển tiếp màu trắng, dẻo, dễ gia công và có tính dẫn điện rất tốt.

Nhược điểm lớn nhất của bạc là giá thành cao và ứng dụng hạn chế trong ngành điện nên không phải là lựa chọn hàng đầu trong các ứng dụng dẫn điện. Bạc hiện nay chủ yếu được sử dụng để đánh bóng gương, làm đồ trang sức, làm bát đĩa, đũa, que hàn…

Đồng (Cu)

Khả năng dẫn điện của đồng đứng thứ hai trong danh sách, chỉ sau bạc. Với đặc tính mềm, dễ uốn cong và tạo hình, tính dẫn nhiệt cao, đồng hiện đang là vật liệu phổ biến nhất để chế tạo dây điện, cuộn dây từ cho nam châm điện, động cơ điện… Các mỏ đồng khá đa dạng về tính chất, thuận tiện khai thác nên giá thành của loại vật liệu này không quá cao. Tuy nhiên, nếu có tạp chất thì độ dẫn điện của đồng sẽ giảm nhanh.

Vàng (Âu)

Tương tự như Bạc và Đồng, Vàng có tính dẫn điện, dẫn nhiệt tốt, khó bị oxy hóa và không bị ảnh hưởng bởi không khí hay hóa chất.

Vàng có đặc tính mềm khi ở dạng nguyên chất nên có tác dụng làm cứng các hợp kim khác như bạc, đồng. Tuy nhiên, đây vẫn là kim loại quý hiếm, có giá thành cao nên việc sử dụng làm chất dẫn điện là không thực tế. Hiện nay, vàng là nguyên liệu hàng đầu để làm đồ trang sức và trao đổi tiền tệ. Ngoài ra, một số thiết bị cao cấp sẽ được mạ vàng để tăng tính dẫn điện.

Nhôm (Al)

Nhôm đứng thứ 4 trong nhóm 10 kim loại dẫn điện tốt nhất.

Đây là kim loại dẻo, dễ nóng chảy ở nhiệt độ cao và có khả năng chống ăn mòn khá tốt. Nhược điểm là dễ bị ăn mòn trong môi trường có nồng độ muối cao, độ bền cơ học kém, khó hàn khi bị đứt.

Trong một số trường hợp, nhôm cũng có thể được sử dụng làm chất dẫn điện. Tuy nhiên, ứng dụng quan trọng của nhôm là trong ngành hàng không vũ trụ, vật liệu kết cấu hay dùng làm vách ngăn xây dựng, sản xuất tôn, cột, cột nhà…

Natri (Na)

Natri là kim loại mềm có thể cắt bằng dao, thường có màu bạc và sẽ chuyển sang màu trắng xám khi tiếp xúc với không khí và bị oxy hóa.

Khả năng dẫn điện của natri khá tốt. Trong môi trường bình thường, Na dẫn điện và dẫn nhiệt tốt nhưng do thuộc kim loại nhóm IA nên khi tiếp xúc với các chất khác như nước sẽ tác dụng mạnh và tỏa nhiệt. Vì vậy, Natri không thể được sử dụng trong các ứng dụng dẫn điện cho đời sống và sản xuất hàng ngày.

Ngược lại, natri là thành phần quan trọng trong sản xuất este và các hợp chất hữu cơ. Ứng dụng phổ biến nhất của Na là làm thành phần chính của muối ăn (NaCl), sản xuất xà phòng và bôi trơn bề mặt kim loại. Na cũng được sử dụng trong sản xuất đèn hơi và chất lỏng dẫn nhiệt trong lò phản ứng nhiệt hạt nguyên tử.

Wolfram (W)

Wolfram là kim loại nặng, giòn, cứng nên khó gia công nhưng lại có khả năng kháng axit, kiềm, oxy hóa cực cao và không bị ảnh hưởng bởi tác dụng của hồ quang.

Ở dạng nguyên chất, W được sử dụng phổ biến nhất trong ngành điện để chế tạo dây tóc cho bóng đèn điện và các mục tiêu bắn phá điện tử. Wolfram còn có tính trơ và độ dẫn điện tốt nên còn được dùng trong chế tạo kính hiển vi và điện cực.

Đồng thau (CuZn)

Đồng thau là hợp kim được trộn lẫn với đồng và kẽm nhưng có tính dẫn điện kém hơn đồng. Ưu điểm lớn nhất của đồng thau là có tính thẩm mỹ cao, màu vàng lấp lánh với nhiều sắc thái nên được sử dụng rộng rãi để làm đồ trang sức có giá trị thấp. Ngoài ra, hợp kim này thường được sử dụng làm vật liệu hàn, đạn súng, nhạc cụ, đồ trang trí mỹ thuật, van bi đồng…

Sắt (Fe)

Sắt là kim loại phổ biến và không thể thiếu trong cuộc sống ngày nay, xuất hiện trong hầu hết các công trình, đồ dùng gia đình.

Kim loại này có đặc điểm là cứng, chắc và có hình dạng cao nhưng dễ bị ăn mòn khi tiếp xúc với không khí và nước. Do có tính dẫn điện trung bình nên sắt trở thành nguyên liệu chính trong ngành sản xuất thép và các thiết bị gia dụng như tủ, bàn, cầu thang… và đóng vai trò quan trọng trong ngành sản xuất ô tô và các công trình kiến ​​trúc.

Crom (Cr)

Crom là kim loại hiếm gặp trong đời sống hàng ngày với đặc tính giòn, cứng, khó trầy xước và khó nóng chảy. Mặc dù thuộc nhóm kim loại có tính dẫn điện tốt nhất hiện nay nhưng ứng dụng của Crom lại không cao. Hiện nay, đây là chất xúc tác không thể thiếu cho các ngành công nghiệp như: đánh bóng bề mặt, tạo đặc tính không rỉ sét cho dao kéo, tạo màu cho sơn và thuốc nhuộm, làm khuôn gạch, làm phụ gia quan trọng cho nhiên liệu xăng,…

Chì (Pb)

Chì là kim loại mềm nhưng có trọng lượng cực nặng, có khả năng dẫn điện ở nhiệt độ thấp, có độ bền cao và không bị ăn mòn trong môi trường muối. Nhược điểm của chì là dễ bay hơi trong môi trường axit nên rất độc nếu sử dụng trực tiếp. Vì vậy, kim loại này chủ yếu được sử dụng để chế tạo pin, tấm chắn phóng xạ… Trong ngành mỹ phẩm, chì là thành phần của son môi, giúp son bền lâu. Tuy nhiên, nếu lạm dụng có thể gây ngộ độc.

Một số câu hỏi về kim loại dẫn điện

Câu 1: Tại sao bạc là kim loại dẫn điện tốt nhất?

Hồi đáp: Độ dẫn điện của kim loại phụ thuộc vào số lượng electron (-) và ion (+) trong kim loại đó. Càng nhiều ion thì khả năng dẫn điện của kim loại càng cao và ngược lại. Tương ứng, bạc có cấu trúc tinh thể đặc biệt với các electron tự do chuyển động dễ dàng, tạo điều kiện cho dòng điện truyền qua hiệu quả.

Câu 2: Kim loại nào được dùng phổ biến nhất để làm dây dẫn điện?

Hồi đáp: Xét về độ dẫn điện, đồng không phải là kim loại dẫn điện tốt nhất nhưng lại được sử dụng phổ biến nhất để chế tạo dây điện. Lý do:

• Độ dẫn điện cao: Xếp sau bạc.
• Giá cả hợp lý: So với bạc hoặc vàng, đồng phù hợp làm chất dẫn điện hơn về mặt giá trị kinh tế.
• Tính linh hoạt cao: Đáp ứng tốt yêu cầu uốn cong theo địa hình, kết cấu công trình…
• Chịu nhiệt tốt nên an toàn khi mang tải điện.

Câu 3: Kim loại nào dẫn điện kém nhất?

Hồi đáp: Bismut, francium và thủy ngân là ba kim loại có độ dẫn điện kém nhất.

Câu 4: Kim loại dẫn điện tốt nhất thường có ứng dụng gì?

Hồi đáp: Kim loại dẫn điện tốt thường được sử dụng trong chế tạo dây, cáp, thiết bị điện tử và nhiều ứng dụng khác đòi hỏi truyền tải điện hiệu quả.

Hy vọng những thông tin KTH ELECTRIC vừa cung cấp đã giúp bạn hiểu rõ hơn về các kim loại dẫn điện tốt nhất hiện nay. Tham khảo thêm các bài viết hữu ích khác trên website: https://btb-electric.com/vi/tin-tuc/kien-thuc-nganh/thuat-ngu-nganh-dien/.