Come elettroni liberi si muovono sulla superficie di una sostanza metallica, possono formare correnti elettriche. Funzione di metalli come buoni conduttori elettrici. Un'importante proprietà di un metallo è la sua capacità di condurre sia calore che elettricità. Metalli perdono facilmente elettroni dal guscio esterno della loro atomi e gli elettroni sono liberi di muoversi. Misurazioni di conducibilità forniscono una stima della mobilità degli elettroni.
Direttori d'orchestra
Metalli conducono calore ed elettricità a causa loro elettroni liberi. Quando gli atomi perdono i loro elettroni, essi diventano positivamente, e il metallo diventa una matrice di ioni positivi all'interno di una nube di elettroni. Quando questi elettroni si comportano in maniera ordinata, producono una corrente elettrica.
Maggior parte dei metalli perdono la loro capacità di condurre una corrente quando la temperatura aumenta. Come gli elettroni liberi di assorbire energia termica, si muovono più velocemente in modo caotico, resistività del metallo aumenta, e non portano una corrente.
Sono esempi di conduttori argento, rame, oro, alluminio, ferro, acciaio, bronzo e mercurio. Argento è il miglior conduttore elettrico, tuttavia si corrode ed è costoso. Il rame è il conduttore di meno costoso, ed è resistente alla corrosione.
Conducibilità e resistività
Come conducibilità e resistività si oppongono a vicenda, forniscono misure di mobilità degli elettroni. Il moto ordinato di elettroni attraverso un conduttore metallico induce la corrente elettrica; conduttività misura la capacità di un materiale di condurre una corrente elettrica. La resistività è una misura di quanto fortemente un materiale si oppone al flusso di corrente elettrica.
Un conduttore ha un livello di alta conducibilità ma un livello di bassa resistività. In opposizione, un isolante ha un livello di alta resistività e nessuna conducibilità.
Isolatori
Un materiale non metallico---quali gomma, plastica o vetro---previene il flusso di elettricità. Un isolante ha un livello di alta resistività ma un livello di bassa conducibilità. È un pessimo conduttore di elettricità dal momento che è composto da materiali che hanno una resistenza molto alta e senza elettroni liberi disponibili per portare la corrente.
Teoricamente, un vuoto perfetto sarebbe un perfetto isolante come sarebbe acqua pura senza impurità, ma nessuno di questi sono stati osservati in natura. Gli atomi di un isolante hanno elettroni strettamente legati al loro atomi da legami ionici e covalenti, così che non ci sono nessun elettroni liberi. Di conseguenza, nessuna corrente fluisce.
Semiconduttori
Microprocessore chip, transistor e computer che dipendono tutte da semiconduttori. Elementi del cristallini---quali germanio o silicio--- e composti, tra cui arseniuro di gallio, funzionano come semiconduttori. Un semiconduttore è un materiale dotato di conduttività elettrica con una magnitudo tra quella di un conduttore e un isolante. Semiconduttori possono condurre elettricità selettivamente lavorando in alcune condizioni e non altri, che li rende un buon mezzo per il controllo della corrente elettrica. Essi sono utili in elettronica dello stato solido come diodi, transistori, circuiti integrati di memoria e circuiti integrati.