يتناول البحث الذي نقدمه لكم اليوم عزيزي القارئ موضوع التوصيل الكهربائي في المواد الصلبة. وتعتبر المواد الموصلة للكهرباء تلك التي تتمتع بقدرة على توصيل الحرارة، وتتميز الذهب والفضة والنحاس بأنها من أفضل العناصر الموصلة للكهرباء والحرارة معًا. ولكن نتيجة لغلاء أسعار الذهب والفضة يقتصر استخدامهما في العادة على النحاس في معظم الصناعات السلكية التي تتطلب جودة عالية في التوصيل الكهربائي. ولكن في الأجهزة الحساسة مثل الحواسيب والأجهزة الإلكترونية الداخلية، يتم استخدام طبقات رقيقة من الذهب للتوصيل الكهربائي، ويتم استخدام المواد الرديئة في العزل الجيد للأسلاك.
المواد الصلبة الموصلة للحرارة ليست لها نفس القدرة على التوصيل، وتختلف قدرتها على التوصيل وفقًا لقدرتها على الانصهار وتوصيل الحرارة واستجابتها للتفاعلات الكيميائية. ولا يمكن توصيل الكهرباء بدون تفاعلات مصاحبة، ولمعرفة المزيد عن التوصيل الكهربي والموصلات، يجب البقاء معنا في الموسوعة .
بحث عن التوصيل الكهربائي في المواد الصلبة
تعرف الموصلية الكهربائية للمواد بأنها قدرتها على توصيل الطاقة الكهربائية والحرارية وأحيانًا الطاقة الصوتية، ويعتمد التوصيل في المواد الصلبة على عدد الإلكترونات في الذرة وعلى الفجوة بين نطاقي التكافؤ والتوصيل، وتتشابه المواد العازلة مع المواد شبه الموصلة في عدد الإلكترونات ولكن يختلف حجم الفجوة بينهما .
الموصلات الكهربية
تعتبر الموصلات الكهربائية المواد التي تسمح بتدفق التيار الحراري والكهربائي بسرعة وسهولة من خلال حركة التيار الخاصة بالإلكترونات بين الذرات، مثل: الذهب والفضة والنحاس .
العوازل الكهربية
المواد العازلة هي تلك التي لا تسمح بتدفق التيار الكهربائي أو الحراري خلالها، مثل الزجاج والخشب والبلاستيك والمطاط .
أشباه الموصلات
هي المواد التي لا توصل التيار الكهربائي إلا في ظروف محددة، مثل السيليكون والجرامينيوم.
الموصلات الفائقة
تحدث حالة خاصة لبعض المواد عندما يتم تبريدها إلى درجات حرارة تقترب من الصفر، مما يزيد من كفاءتها في توصيل التيار الكهربائي .
ترتيب المعادن الموصلة للكهرباء
- الفضة : تعتبر الفضة من أفضل المواد في نقل التيار الكهربائي لأنها تحتوي على أكبر عدد من الإلكترونات الحرة التي تسمح بمرور التيار الكهربائي، ولكنها لا تستخدم إلا في الحدود الضيقة بسبب تكلفتها المرتفعة .
- النحاس : يعتبر النحاس من أكثر المواد استخدامًا في صناعة الأسلاك الكهربائية، وذلك لأنه أرخص بكثير من الذهب والفضة .
- الذهب : على الرغم من أن الذهب يعد واحداً من أفضل المواد الناقلة للكهرباء ويتميز بعدم تأكسده مع الهواء الجوي، إلا أن استخدامه في الصناعات الإلكترونية الصغيرة يعتبر مكلفاً نظراً لارتفاع سعره
- الفولاذ : يتكون هذا المادة من سبيكة حديدية ويُعدّ أحد أفضل المواد لتوصيل الكهرباء، لكن من أكبر عيوبه سرعة التآكل، وبالتالي لا يستخدم إلا في بعض المنشآت الداخلية .
- الألومنيوم : رغم أنه يعد من المواد الموصلة للكهرباء بشكل جيد، إلا أنه من أبرز عيوبه تشكيل أكاسيد مقاومة لتدفق التيار الكهربائي مما يؤدي إلى ارتفاع درجات الحرارة، ولذلك يتم استخدام الألومنيوم في خطوط النقل العالية ويتم تغطيتها بالفولاذ لتوفير حماية أفضل لها .
معادن سيئة التوصيل للكهرباء
- المطاط .
- الزجاج .
- البلاستيك.
- الخشب الجاف .
- الماس .
- الهواء .
- الماء النقي: يُعَدُّ الماء الممزوج ببعض الأملاح من الموصِّلات الجيدة للكهرباء.
