الموصلات الكهربائية وأنواعها

بواسطة: - آخر تحديث: ١٠:٠١ ، ١٨ أغسطس ٢٠١٩
الموصلات الكهربائية وأنواعها

الكهرباء

تعرف الكهرباء بأنها مجموعة الظواهر الفيزيائية المتعلقة بالمادة وحركتها، وهذا حصرًا للمواد التي لها خاصية الشحن الكهربائي، وتُربط كثيرٌ من الظواهر والحالات بالكهرباء مثل ظاهرة البرق، والكهرباء السكونية، وغير ذلك، ويتمثل مفهوم الكهرباء بالشحنة، والتي يعبّر عنها بالإشارة الموجبة أو السالبة، ووجود هذه الشحنة الكهربائية، سيكون مسؤولًا عن وجود وإنتاج مجالٍ كهربائيٍ، ثم إذا تحركت الشحنة الكهربائية تكوّن ما يعرف بالتيار الكهربائي، وتعتبر الكهرباء طريقةً فعالةً ومريحةً لنقل الطاقة، ما جعلها ذات أهميةٍ بالغةٍ، بحيث انعكست أهميتها على استخداماتها الموسعة والمتزايدة، بدءًا باختراع المصباح الكهربائي المتوهج في سبعينيات القرن التاسع عشر، وليس انتهاءً بالسيارت الكهربائية، ولفهم آلية عمل الكهرباء، سيعنى هذا المقال بدراسة الموصلات الكهربائية وأنواعها.[١]

الموصلية الكهربائية والموصلات

تكمن فكرة الموصلية الكهربائية للمواد، في قدرتها على كسب أو فقد الإلكترونات، وبالتالي فإن الطريقة التي تربط ذراة مادةٍ ما ببعضها، ستؤثر بشكل كبيرٍ على خواص تلك المادة، بما في ذلك الخواص الكهربائية مثل الموصلية؛ تحتل الإلكترونات المنطقة المحيطة بنواة الذرة، على شكل مداراتٍ تبتعد عن النواة كلما زاد عددها، ففي المعادن مثلًا تكون الإلكترونات موزعةٌ على المدارات بشكلٍ متباعدٍ، ما يجعلها سهلة الحركة وحرةً فيها، وذلك حال تعريض المعدن أو المادة لقوةٍ كهربائيةٍ، إذ تعمل القوة الكهربائية على إكساب الإلكترونات ومنحها طاقةً حركيةً، تدفعها تلك الطاقة على التدفق، ثم إذا تحركت الإلكترونات عند توصيل مادةٍ ما لقوةٍ كهربائيةٍ، فإن المادة تلك تكون مادةً موصلةً.[٢]
وهناك فكرةٌ أخرى يجب فهمها عند دراسة الموصلات الكهربائية وأنواعها، فإذا قيل أن تدفق الإلكترونيات داخل مادةٍ ما، عند تعريضها أو توصيلها بقوةٍ كهربائيةٍ، يجعل تلك المادة موصلةٌ، فإن هذه ليست النهاية، فهناك عاملٌ مهمٌ يساعد في تمييز جودة المادة كموصلٍ، وذلك العامل هو ما يعرف بالمقاومة الكهربائية، ويكون ذلك حال تحرك الإلكترونيات داخل الموصل، حيث إن اصطدام الإلكترونات المتحركة بأيونات المادة، يكسب الأخيرة أيضًا الحركة، وتعمل هذه الحركة على تسخين المادة نفسها، وبالتالي تفقد الإلكترونات طاقتها الحركية بالتدريج، مما يجعل من الممكن القول بإن المقاومة الكهربائية: هي عبارةٌ عن تحويل الطاقة الحركية الإلكترونيات إلى طاقةٍ حراريةٍ، ويمكن الحكم على كفاءة المادة كموصلٍ من خلال مقاومتها الكهربائية، فالمادة ذات المقاومة العالية، تكون رديئةً في التوصيل الكهربائي، والعكس صحيح.[٢]

الموصلات الكهربائية وأنواعها

كما تقدم يمكن القول بأن المواد التي تسمح بحركة الإلكترونات اقترانًا مع وجود طاقةٍ كهربائيةٍ، هي المواد التي تعرف بالموصلات، بينما تكون المواد التي لا تسمح لإلكتروناتها بالحركة مواد عازلة تعرف بالعوازل.[٣]
وتأتي المعادن على رأس قائمة الموصلات الكهربائية، وذلك نظرًا لما تم تبيينه سابقًا من قدرة المعادن على كسب الإلكترونات وفقدها بسهولةٍ كبيرةٍ، خاصةً وأن ذلك لا يتطلب طاقةً عاليةً؛ وفي الواقع هناك قائمة طويلةٌ تحوي ضمنها الموصلات الكهربائية، ويمكن القول أن أنواع الموصلات الكهربائية يمكن تلخيصها في نوعين رئيسين؛ فإما مواصلاتٌ ممتازةٌ، وأما موصلاتٌ رديئة، إضافة إلى ما يمكن تقسيمه من ناحية نوع المادة ففلزاتٌ ومعادنٌ وما إلى ذلك، ولكن يبقى الممتاز والرديء مؤشرٌ كافٍ وموثوق لأنواع الموصلات الكهربائية، وما بينهما -الممتاز والرديء- فهناك منسعٌ لتصنيف الموصلات بينهما من الأفضل للأسوء.[٣]
وتعتبر الفضة أفضل الموصلات الكهربائية وأنواعها على الإطلاق، ويحكم ذلك في ظل الظروف المعيارية لكن لأسبابٍ عديدةٍ، فإن الفضة لا تكون شائعة الاستخدام كموصلٍ كهربائي، ومن هذه الأسباب: سعرها المرتفع، وليونتها العالية التي تجعلها سهلة التشوه، إضافة إلى إن الطبقة المتكونة بفعل التأكسد على الفضة مادةٌ غير موصلة، وفيما يأتي أمثلةٌ سريعةٌ على أهم الموصلات الكهربائية، وهي مرتبةٌ من الأجود إلى الأقل جودة، بترتيبٍ تنازليٍّ[٣]:

  • الفضة.
  • الذهب.
  • النحاس.
  • الألمنيوم.
  • الزئبق.
  • الحديد.
  • مياه البحر.
  • الخرسانة.
  • الجرافيت.
  • المياه غير النقية.
  • عصير الليمون.

المراجع[+]

  1. "Electricity ", www.wikiwand.com, Retrieved 14-08-2019. Edited.
  2. ^ أ ب "Conductors and insulators", www.britannica.com, Retrieved 14-08-2019. Edited.
  3. ^ أ ب ت "10 Examples of Electrical Conductors and Insulators", www.thoughtco.com, Retrieved 14-08-2019. Edited.