Konduktivitas Listrik Logam

Konduktivitas listrik dalam logam adalah hasil dari pergerakan partikel bermuatan listrik. Atom-atom unsur logam dicirikan oleh adanya elektron valensi, yang merupakan elektron di kulit terluar atom yang bebas bergerak. "Elektron bebas" inilah yang memungkinkan logam melakukan arus listrik.

Karena elektron valensi bebas bergerak, mereka dapat melakukan perjalanan melalui kisi yang membentuk struktur fisik logam. Di bawah medan listrik, elektron bebas bergerak melalui logam seperti bola bilyar saling mengetuk, melewati muatan listrik saat bergerak.

Transfer energi adalah yang terkuat ketika ada sedikit perlawanan. Di atas meja biliar, ini terjadi ketika bola menyerang bola tunggal lainnya, melewatkan sebagian besar energinya ke bola berikutnya. Jika satu bola menyerang beberapa bola lainnya, masing-masing bola hanya akan membawa sebagian kecil dari energinya.

Dengan cara yang sama, konduktor listrik yang paling efektif adalah logam yang memiliki elektron valensi tunggal yang bebas bergerak dan menyebabkan reaksi penolakan yang kuat pada elektron lain. Ini adalah kasus dalam logam yang paling konduktif, seperti perak,

Logam semikonduktor (atau metaloid) memiliki jumlah elektron valensi yang lebih tinggi (biasanya empat atau lebih). Jadi, meskipun mereka dapat menghantarkan listrik, mereka tidak efisien dalam tugasnya. Namun, ketika dipanaskan atau didoping dengan elemen lain, semikonduktor suka silikon dan germanium dapat menjadi konduktor listrik yang sangat efisien.

Konduksi dalam logam harus mengikuti Hukum Ohm, yang menyatakan bahwa arus berbanding lurus dengan medan listrik yang diterapkan pada logam. Hukum, dinamai sesuai dengan fisikawan Jerman Georg Ohm, muncul pada tahun 1827 di sebuah makalah yang diterbitkan yang menguraikan bagaimana arus dan tegangan diukur melalui sirkuit listrik. Variabel kunci dalam menerapkan Hukum Ohm adalah resistivitas logam.

Tahanan adalah kebalikan dari konduktivitas listrik, mengevaluasi seberapa kuat logam menentang aliran arus listrik. Ini biasanya diukur pada permukaan yang berlawanan dari kubus material satu meter dan digambarkan sebagai ohm meter (Ω⋅m). Tahanan sering diwakili oleh huruf Yunani rho (ρ).

Konduktivitas listrik, di sisi lain, biasanya diukur dengan siemens per meter (S⋅m⁻¹) dan diwakili oleh huruf Yunani sigma (σ). Satu siemens sama dengan kebalikan dari satu ohm.

* Catatan: Resistivitas semikonduktor (metaloid) sangat bergantung pada keberadaan pengotor dalam material.