Condutividade Elétrica de Metais

A condutividade elétrica em metais é resultado do movimento de partículas eletricamente carregadas. Os átomos dos elementos metálicos são caracterizados pela presença de elétrons de valência, que são elétrons na camada externa de um átomo que são livres para se movimentar. São esses "elétrons livres" que permitem que os metais conduzam uma corrente elétrica.

Como os elétrons de valência são livres para se mover, eles podem viajar através da rede que forma a estrutura física de um metal. Sob um campo elétrico, elétrons livres se movem através do metal como bolas de bilhar batendo uma contra a outra, passando uma carga elétrica à medida que se movem.

A transferência de energia é mais forte quando há pouca resistência. Em uma mesa de bilhar, isso ocorre quando uma bola bate contra outra bola, passando a maior parte de sua energia para a próxima bola. Se uma única bola bate em várias outras, cada uma delas carregará apenas uma fração da energia.

Da mesma forma, os condutores de eletricidade mais eficazes são os metais que possuem um único elétron de valência que é livre para se mover e causa uma forte reação repulsiva em outros elétrons. É o caso dos metais mais condutores, como prata,

Metais semicondutores (ou metalóides) têm um número maior de elétrons de valência (geralmente quatro ou mais). Portanto, embora possam conduzir eletricidade, são ineficientes na tarefa. No entanto, quando aquecido ou dopado com outros elementos, semicondutores como silício e o germânio pode se tornar um condutor extremamente eficiente de eletricidade.

A condução em metais deve seguir a Lei de Ohm, que afirma que a corrente é diretamente proporcional ao campo elétrico aplicado ao metal. A lei, batizada em homenagem ao físico alemão Georg Ohm, apareceu em 1827 em um artigo publicado que mostrava como a corrente e a tensão são medidas através de circuitos elétricos. A variável-chave na aplicação da Lei de Ohm é a resistividade de um metal.

A resistividade é o oposto da condutividade elétrica, avaliando quão fortemente um metal se opõe ao fluxo de corrente elétrica. Isso geralmente é medido nas faces opostas de um cubo de um metro de material e descrito como um ohmímetro (Ω⋅m). A resistividade é frequentemente representada pela letra grega rho (ρ).

A condutividade elétrica, por outro lado, é comumente medida por siemens por metro (S⋅m⁻¹) e representada pela letra grega sigma (σ). Um siemens é igual ao recíproco de um ohm.

* Nota: A resistividade dos semicondutores (metalóides) é fortemente dependente da presença de impurezas no material.