الموصلات المعدنية هي المواد المستخدمة في نقل الطاقة الكهربائية.. في اللحظة, الموصلات المعدنية الأكثر شيوعًا هي النحاس, الألمنيوم, ذهب و فضة. النظر في السعر والموصلية, الأكثر استخداما هو موصل النحاس.
تتمتع الموصلات المعدنية بمقاومة منخفضة وخسائر نقلها الكهربائي منخفضة.. فعاليتها هي, لذا, حاسمة لنقل الكهرباء.
الموصلية الكهربائية للمعادن المشتركة
| موصل | رمز | وزن (جم / سم3) | معامل الموصلية (%) | |
| أورو | الاتحاد الأفريقي | 19.3 | 70.80 | غير مؤكسدة, كارو |
| بلاتا | اي جي | 10.5 | 109 | الموصلية المثلى, كارو |
| برونزية | النحاس | 8.89 | 100 | الموصلية دون المستوى الأمثل, سعر معتدل |
| الألومنيوم | آل | 2.7 | 61.20 | الموصلية العادية, وزن خفيف |
| فُولاَذ | الحديد | 7.86 | 17.80 | الموصلية الضعيفة, قوة الشد جيدة |
في هذا الجدول, يعتمد معامل التوصيل للمعادن على النحاس (100%). ويرجع ذلك إلى قابلية التطبيق الواسعة والتكلفة المنخفضة للمنتج الموصلات النحاسية بين المعادن. يمكن أيضًا تعليب النحاس على السطح لتسهيل عملية اللحام وله تأثير مضاد للأكسدة..
لماذا المعادن موصلة جيدة للكهرباء؟?
تمتلك معظم المعادن موصلية كهربائية جيدة لأنها تحتوي على عدد كبير من الإلكترونات الحرة.. تتحرك الإلكترونات الحرة وبالتالي تشكل تيارًا كهربائيًا. ثم, من أين تأتي الإلكترونات الحرة في المعادن؟?
الإلكترونات خارج نواة الذرات المعدنية
تتكون جميع الذرات من نواة، وتتحرك حولها إلكترونات خارج النواة. الإلكترونات الخارجية هي الأقل ارتباطًا بالنواة.. غالبًا ما يتم إزعاجهم من قبل الذرات المجاورة و, لذا, التحرك حول النوى المجاورة.
تتمتع ذرات المعدن بهذه القوة عند اضطراب الإلكترونات الخارجية. لأن قوة الرابطة هذه صغيرة جدًا, تتميز المعادن بميلها إلى التليين والتشوه بسهولة عند تسخينها..
الهيكل الداخلي للمعادن
في الواقع, جميع المعادن الصلبة هي بلورات. في هذا الهيكل الفضاء المنقط, تحتوي كل عقدة على ذرات أو أيونات في حركة مستمرة غير منتظمة, بينما تنتقل الإلكترونات من خلالها.
عندما لا تكون هناك قوى خارجية تؤثر على المعدن, وتتحرك إلكتروناتها باستمرار بشكل غير منتظم, مثل الجزيئات. في هذه الحالة, متوسط سرعة الإلكترونات في أي اتجاه هو صفر, لذلك لا يوجد تيار في المعدن.
الموصلات المعدنية في المجال الكهربائي
إذا تم تطبيق الجهد على نهايات موصل معدني, تتعرض الإلكترونات الموجودة في الطبقات النووية الخارجية للموصل إلى مجال كهربائي. وهذا يسمح لها بالتغلب على حبل النواة وتصبح إلكترونات حرة عندما تغادر النواة.. تتحرك هذه الإلكترونات في الاتجاه المعاكس لاتجاه المجال الكهربائي., وهذه الحركة الاتجاهية هي التي تخلق التيار في المعدن.
المعادن المختلفة لها هياكل بلورية مختلفة, مما يعني وجود عدد مختلف من الإلكترونات الحرة ومقاومة مختلفة لإلكترونات الغلاف الداخلي لها. لذلك, المعادن المختلفة لها خصائص الموصلات الكهربائية العديد من الاختلافات.
سرعة نقل الطاقة
في الحياة اليومية, تتوفر الكهرباء على الفور بمجرد الضغط على المفتاح، وتصل الطاقة على الفور تقريبًا, كيف يمكن تحقيق ذلك?
في غياب التوتر, سرعة الإلكترونات في الحركة الحرارية في المعدن تقريبية 100 كيلومترا في الثانية. إن الحركة الاتجاهية للإلكترونات نفسها لا تزيد في الأساس عن بضعة أعشار المليمتر في الثانية. ترتبط سرعة التيار الكهربائي بكثافة المجال الكهربائي.
الإلكترونات في المعدن تشبه العرض, الجهد هو القائد الأعلى وتحت الأمر تتقدم جميع الإلكترونات الفردية للأمام في نفس الوقت. وهذا يجعل الأمر يبدو وكأن الموكب بأكمله يتحرك للأمام.. بالطبع, وتستمر الإلكترونات نفسها في حركة حرارية ثابتة وغير منتظمة, حتى عندما تتحرك بشكل اتجاهي, والحركة الحرارية موجودة دائمًا.
الموصلات المعدنية في الكابلات
الموصلات المعدنية الأكثر استخدامًا للكابلات هي النحاس., الألمنيوم وسبائك الألومنيوم. يتمتع النحاس بالعديد من الخصائص الفيزيائية الممتازة كموصل للكابلات., مثل الموصلية الكهربائية العالية, مقاومة ميكانيكية عالية, نهاية جيدة, معالجة سهلة, من السهل التقويم, سحب الأسلاك واللحام. كما أنها مقاومة للتآكل, لذلك، يعتبر النحاس المعدن الأكثر استخدامًا كموصل للكابلات..
بسبب موصليتها الكهربائية, الألومنيوم لا يتفوق عليه إلا معادن الذهب., الفضة والنحاس. كما أنه يستخدم على نطاق واسع بسبب ثروته المعدنية الكبيرة وسعره الأقل من النحاس.. بجانب, غالبًا ما تستخدم موصلات الألومنيوم في كابلات الألمنيوم العلوية بسبب انخفاض وزنه, مما يجعل التثبيت أسهل.
تذكر ZMS الجميع باختيار الموصل المعدني المناسب للكابلات بناءً على متطلبات التطبيق, الميزانية والعديد من العوامل الأخرى. بهذه الطريقة فقط يمكن ضمان التشغيل المستقر للكابلات على المدى الطويل..