الموصل الكهربائي هو مادة ذات مقاومة منخفضة وتوصيل تيار كهربائي بسهولة.. يسمى وجود عدد كبير من الجسيمات المشحونة التي تتحرك بحرية في الموصل بالناقل.. تحت تأثير مجال كهربائي خارجي, الناقلات تتحرك في اتجاه, خلق تيار ظاهر. ثم, ما هو افضل موصل للكهرباء?
جدول المحتويات
- أنواع الموصلات الكهربائية
- ما هو المعدن الأفضل موصلاً للكهرباء؟?
- العوامل المؤثرة على التوصيل الكهربائي
- المواد الموصلة للكهرباء
أنواع الموصلات الكهربائية
الموصلات الصلبة
المعادن والجرافيت هي أكثر الموصلات الصلبة شيوعًا. لوس إلكترونات التكافؤ يمكن فصل الطبقات الخارجية من المعادن والجرافيت بسهولة عن القلب. وتصبح إلكترونات حرة., التي تشكل ناقلات الموصلية الكهربائية.
تركيز الإلكترونات الحرة في المعادن والجرافيت كبير جدًا, حوالي 10 ^ 22 لكل سنتيمتر مكعب. المقاومة للمعادن والجرافيت هي, لذا, صغيرة جدًا والموصلية الكهربائية كبيرة جدًا.
الموصلات السائلة
تعتبر محاليل الإلكتروليت أيضًا موصلات, التي تكون حاملاتها أيونات موجبة وسالبة. وقد ثبت أن معظم السوائل نقية, على الرغم من أنه يمكن فصلها, يفعلون ذلك بدرجة صغيرة و, لذا, إنهم ليسوا سائقين. لكن, إذا قمت بإضافة القليل من المنحل بالكهرباء, يزيد تركيز الأيونات بشكل كبير, مما يؤدي إلى انخفاض المقاومة بشكل كبير.
وذلك لأن تركيز الناقلات في المنحل بالكهرباء أقل بكثير من تركيز المعادن.. بجانب, تتمتع الأيونات بتفاعل كبير مع الوسط المحيط, مما يجعل حركتها في المجال الكهربائي الخارجي أقل بكثير.
الغازات الموصلة
يمكن للغازات المتأينة أيضًا توصيل الكهرباء وحاملاتها هي الإلكترونات والأيونات الموجبة والسالبة.. كقاعدة, الغازات عوازل جيدة. يمكن فصل جزيئات الغاز بمساعدة المعالجات الخارجية مثل التسخين أو التشعيع بالأشعة السينية, أشعة جاما أو الضوء فوق البنفسجي. ويمكن بعد ذلك أن يصبح الغاز المتأين موصلًا.
تعتمد موصلية الغازات المتأينة إلى حد كبير على الجهد المطبق وعادة ما تكون مصحوبة بعمليات فيزيائية مثل توليد الصوت والتلألؤ.. غالبًا ما تستخدم الغازات المتأينة في تصنيع مصادر الضوء الكهربائية.
ما هو المعدن الأفضل موصلاً للكهرباء؟?
تركيز الإلكترونات الحرة في المعادن كبير. لان, الموصلية الموصلات المعدنية وعادة ما يكون أكبر من تلك الموجودة في المواد الموصلة الأخرى. تقل مقاومة الموصلات المعدنية عمومًا مع انخفاض درجة الحرارة.. في درجات حرارة منخفضة جداً, وتكاد مقاومة بعض المعادن والسبائك تختفي وتصبح فائقة التوصيل.
فيما يتعلق بالتوصيل الكهربائي, الأعلى هو الفضي, يليه النحاس والذهب. تتمتع الفضة أيضًا بأعلى الموصلية الحرارية والانعكاسية المضيئة لجميع المعادن..
لماذا تعتبر الفضة أفضل موصل للكهرباء؟? يتعلق الأمر بالتكافؤ الكيميائي وبنيته البلورية.. بالمقارنة مع المعادن الأخرى, تتحرك إلكترونات الفضة بحرية أكبر.
لكن, على الرغم من أن الفضة هي الأفضل موصل مادي, يتم استخدام النحاس والألومنيوم أكثر في التطبيقات الكهربائية. وذلك لأن النحاس أرخص ولديه مقاومة أكبر للتآكل.. عند الدفع, لكن, يقلل من الموصلية على سطحه الخارجي عندما يفقد لمعانه.
جدول ترتيب الموصلية للمعادن
كيف يؤثر حجم المادة وشكلها على التوصيل الكهربائي, ويفترض أن تكون جميع العينات بنفس الحجم. ترتيب المعادن الحية الشائعة من الأكثر موصلية إلى الأقل توصيلًا هو كما يلي.
بلاتا > نحاس > أورو > الألومنيوم > الزنك > النيكل > نحاس > برونزية > هييرو > البلاتين > الكربون الصلب > رصاص > الفولاذ المقاوم للصدأ
العوامل المؤثرة على التوصيل الكهربائي
يمكن أن تتأثر الموصلية الكهربائية للمادة بالظروف الخارجية و, بشكل عام, هناك خمسة عوامل رئيسية.
- درجة حرارة: سيؤدي التغير في درجة حرارة أي موصل إلى تعديل موصليته الكهربائية. كل عادة, تؤدي الزيادة في درجة الحرارة إلى إثارة حرارية للذرات وتقليل الموصلية, مع زيادة المقاومة. هذه العلاقة خطية بشكل عام., إلا في درجات الحرارة المنخفضة.
- الشوائب: إضافة الشوائب إلى الموصل يقلل من الموصلية. علي سبيل المثال, الفضة غير المكررة ليست جيدة كموصل للكهرباء مثل الفضة النقية. الفضة المؤكسدة ليست جيدة مثل الفضة اللامعة. تؤثر الشوائب على التوصيلية الكهربائية لأنها تمنع حرية حركة الإلكترونات.
- التركيب البلوري والمراحل: إذا كانت هناك مراحل مختلفة في المادة, يتم تقليل الموصلية الكهربائية قليلاً في الواجهة. تؤثر الطريقة التي يتم بها التعامل مع المادة أيضًا على توصيلها الكهربائي..
- حقل كهرومغناطيسي: عندما يتدفق تيار كهربائي عبر موصل, يولد المجال الكهرومغناطيسي الخاص به. المجال المغناطيسي عمودي على المجال الكهربائي. يخلق المجال الكهرومغناطيسي الخارجي مقاومة مغناطيسية تعمل على إبطاء تدفق التيار.
- تكرار: عدد دورات التذبذب في الثانية التي يكملها التيار المتردد هو تردده.. من مستوى معين, تتسبب الترددات العالية في تدفق التيار حول الموصل دون المرور عبره (تأثير الفيلم). لأنه لا توجد تذبذبات, لا يحدث تأثير الجلد مع التيار المباشر.
المواد الموصلة للكهرباء
لوس مواد موصلة للكهرباء هي مواد تستخدم لنقل التيار الكهربائي مع فقدان بسيط للطاقة. يتم تمثيلها بشكل رئيسي بالأسلاك والكابلات الكهربائية..
مع تطور صناعة الكهرباء, كما تستخدم الطلاءات الموصلة على نطاق واسع, المواد اللاصقة والمواد الموصلة الشفافة. تتميز الخصائص الأساسية للمواد الموصلة بمقاومتها.
الموصلات المعدنية المستخدمة في الأسلاك والكابلات الكهربائية هي بشكل رئيسي النحاس., الألومنيوم وسبائكه. النحاس كمادة موصلة هو في المقام الأول النحاس كهربائيا, مع محتوى النحاس 99,97% آل 99,98%. إن وجود الشوائب المعدنية والأكسجين يمكن أن يقلل من التوصيل الكهربائي للموصلات النحاسية..
تتمتع كابلات الألومنيوم بموصلية كهربائية منخفضة مقارنة بالكابلات النحاسية.. لكن, وزنه خفيف وكثافته النسبية فقط 1/3 من النحاس. هذه هي واحدة من المزايا الرئيسية لموصلات الألومنيوم. يتم استخدامه بشكل رئيسي كخط للطاقة والتوزيع.. ل كابلات التوتر العالي أكثر من 160 كيلو فولت, عادة ما يتم استخدام موصلات الألمنيوم المقواة بأسلاك الفولاذ أو سبائك الألومنيوم..