La mayoría de los buenos conductores eléctricos son elementos que tienen un solo electrón en su orbital electrónico más externo. A medida que la corriente fluye de acuerdo con esta analogía, cada electrón más externo es como una bola de billar que golpea la bola de billar adyacente (electrón), que luego golpea el electrón externo del siguiente átomo, y así sucesivamente, hasta que la corriente fluye continuamente a lo largo del conductor. Los mejores conductores eléctricos tienden a tener electrones individuales en su capa más externa, por ejemplo, la plata es el conductor eléctrico más conocido bajo temperatura y presión estándar. Se ha designado que la plata tiene una conductividad de (1.0), al menos en términos de convenciones electrónicas, ya que establece el estándar para los conductores.
La conducción de calor, o movimiento térmico, también es mayor en conductores con las mismas características basadas en el número de electrones en la capa más externa del átomo. Sin embargo, con el caso del calor y su transferencia, una gran separación eléctrica de las cargas no es relevante o está presente y, por lo tanto, no impulsa el movimiento de los electrones por una vía dirigida. La ausencia de la energía potencial, o fuerza electromotriz, que es el modelo de voltaje en la electromagnética y la electrodinámica clásicas, conduce la conducción de corriente eléctrica por un camino particular que difiere de la conducción de calor que se transfiere libremente a través de un conductor por la cinética. El movimiento de los átomos que afectan a los átomos vecinos a medida que la energía térmica se extiende por todo el material conductor y la disipación de calor se pueden describir en términos de potencia en la termodinámica clásica.
En un conductor eléctrico, la expectativa es que el flujo de corriente sea equivalente y se distribuya por todo el diámetro del conductor. En cambio, la mayoría de la corriente se mueve a lo largo de la superficie del conductor, un fenómeno conocido como el “efecto de la piel”. El modelo describe cómo los electrones comienzan en el centro del conductor y luego se mueven hacia afuera, hacia la superficie del conductor. El efecto de la piel me recuerda el descubrimiento de Faraday de que las cargas se acumulan en las superficies de los conductores.
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Para un conductor térmico (que podría consistir en el mismo material), el calor se distribuye uniformemente y se extiende en todas las direcciones a través del material a través de la conducción.
Como comparación, los aisladores eléctricos (por ejemplo, espuma de poliestireno) no conducen bien la electricidad, aunque son excelentes generadores de electricidad estática. Los aislantes eléctricos también tienden a ser buenos aislantes térmicos, como en el caso de la espuma de poliestireno. Los aisladores son típicamente neutros en carga, carecen de átomos con electrones externos o portadores de carga, lo que hace que ciertos materiales sean muy adecuados como conductores eléctricos (y térmicos).