في الهندسة الكهربائية ، كائن أو مادة تسمح بتدفق التيار الكهربائي يسمى موصل. اتجاه العرض الحالي في اتجاه واحد أو عدة اتجاهات. تُصنع الموصلات الكهربائية الشائعة من مواد مصنوعة من معادن شائعة. يمكن توليد التيار الكهربائي من خلال تدفق الإلكترونات والثقوب وفي بعض الحالات الأيونات الموجبة أو الأيونات السالبة. في المعادن ، تعتبر الإلكترونات هي المحرك الرئيسي ولكن في البطاريات ، تعتمد الإلكتروليتات الموجبة على حاملات الشحنة الموجبة. وبالمثل ، في خلايا الوقود ، تعتمد البروتونات المتنقلة في موصل البروتون على حاملات الشحنة الموجبة. تتناول هذه المقالة نظرة عامة على الموصل الكهربائي وأنواعه وخصائصه.
ما هو الموصل الكهربائي؟
إن تعريف الموصل الكهربائي هو مادة تسمح بتدفق الحرارة والكهرباء بخلاف ذلك يكون الصوت. الموصلية الكهربائية هي القدرة على توصيل الكهرباء. أفضل الأمثلة على الموصلات الكهربائية هي معادن مثل النحاس والحديد وما إلى ذلك ، وهي تستخدم بشكل أساسي في صنع الأسلاك بحيث يمكن نقل التيار الكهربائي. نحن نعرف ذلك أشباه الموصلات نوع واحد من المواد لأنها تسمح بتدفق الكهرباء من خلالها ولكن ليس بشكل جيد للغاية. وبعض المواد مثل المقاومات تقييد تدفق التيار لأنها جعلت من الصعب للغاية إيقاف تدفق التيار.
موصل كهربائي
يمكن تعريف العازل على أنه مادة تمنع تدفق التيار وتستخدم بشكل أساسي لتغطية الأسلاك مثل البلاستيك. بعض المواد مثل الموصلات الفائقة لا تقدم أي مقاومة لتدفق الكهرباء. تزداد مقاومة الموصل بمجرد زيادة درجة الحرارة.
أمثلة
تشمل أفضل الأمثلة على الموصلات الكهربائية بشكل أساسي ما يلي. يُعرف الموصل الكهربائي بأنه الأفضل عندما يعمل الموصل تحت ظروف الضغط الطبيعي بالإضافة إلى درجة الحرارة مثل الفضة.
إنه ليس دائمًا خيارًا مثاليًا مثل المادة ، على الرغم من تكلفته وطبقة أكسيده. هذه الطبقة تسمى تشويه وهي ليست مواتية. وبالمثل ، فإن الزنجار والصدأ وأنواع أخرى من طبقات الأكسيد تقلل من الموصلية. أمثلة الموصلات الفعالة هي الفضة والذهب والنحاس والألمنيوم والزئبق والصلب والحديد ومياه البحر والخرسانة. المزيد من الموصلات مثل البلاتين والنحاس والبرونز والجرافيت والماء المتسخ وعصير الليمون.
تدفق الإلكترون في موصل كهربائي
تدفق الإلكترونات في الموصل ليس في خط مستقيم بسبب سرعة الانجراف. وبسبب هذا ، فإن تدفق الإلكترونات سيتحطم في كل لحظة بواسطة ذرات الموصل. هذه السرعة صغيرة جدًا لأن هناك الكثير من الإلكترونات الحرة. في الموصل ، يمكن تقدير كثافة الإلكترونات حتى نتمكن من قياس سرعة الانجراف للتيار المعروف. عندما تكون الكثافة أكبر ، فإن السرعة المنخفضة مطلوبة لتيار معروف. تتدفق الإلكترونات في الموصل عكس المجال الكهربائي الذي يشار إليه بالحرف 'E'.
كيف موصل يدير التيار؟
يجب ألا تحتوي مادة جسيم الموصل الكهربائي على مساحة طاقة بين نطاقيْن مثل التكافؤ والتوصيل. في شريط التكافؤ ، ترتبط الإلكترونات الخارجية بالذرة بشكل غير آمن. بمجرد تنشيط الإلكترونات بسبب التأثير الحراري بخلاف القوة الدافعة الكهربائية ، ثم تتدفق من نطاق إلى نطاق آخر.
في نطاق التوصيل ، يكتسب الإلكترون حريته في السفر في أي مكان داخل الموصل. الموصل على شكل ذرات. لذلك ، ككل ، هذا النطاق موجود في عدد كبير من الإلكترونات. الروابط المعدنية موجودة داخل الموصلات ، بناءً على هيكل + خمسة أيونات معدنية. هذه الهياكل محاطة بسحابة إلكترونية.
بمجرد حدوث تباين محتمل في الموصل عبر طرفين ، تكتسب الإلكترونات طاقة كافية لتزويدها من طاقة أقل إلى طاقة أعلى في هذا النطاق مقابل مقاومة دقيقة توفرها مادة الموصل. سيكون تدفق التيار في الاتجاه العكسي لتدفق الإلكترونات.
أنواع الموصلات الكهربائية
هناك أنواع مختلفة من الموصلات التي تشمل ما يلي.
أنواع الموصلات الكهربائية
المعادن
معدن هي أكثر المواد موصلة ، وتستخدم في التطبيقات العملية. على سبيل المثال ، من المرجح أن يستخدم السلك الكهربائي المستخدم في جميع أنحاء المنزل الأسلاك النحاسية مثل المكونات الكهربائية الموصلة التي تشمل المعدن ، ويشتمل الجهاز الداخلي للمكاوي الكهربائية على معادن مثل مادة التوصيل. لأن المعدن يحتوي على عدد لا يحصى من الإلكترونات الحرة ويشجع على الحركة ، فإن أفضل الموصلات المعدنية تشمل بشكل أساسي الفضة والنحاس والذهب.
غير المعادن
المواد غير المعدنية هي موصلات كهربائية جيدة جدًا. على سبيل المثال ، يعتبر الكربون الموجود في شكل جرافيت موصلًا كهربائيًا جيدًا للغاية. في بنية الجرافيت ، يمكننا أن نلاحظ أنه لا يوجد سوى 3 إلى 4 ذرات كربون تستخدم للتوصيل. من أجل الترابط الحر ، فإنه يترك إلكترونًا واحدًا ، لكن معظم اللافلزات ليست موصلات كهربائية ممتازة.
الموصلات الأيونية
يسمى شكل حل الموصلات الموصلات الأيونية. أفضل الأمثلة على هذه الموصلات هي مياه البحر أو المياه المالحة لأنها موصلات جيدة للكهرباء.
أشباه الموصلات
أشباه الموصلات ليست جيدة في توصيل الكهرباء مثل الموصلات لكنها لا تزال تستخدم في العديد من التطبيقات. أفضل الأمثلة على أشباه الموصلات تشمل بشكل رئيسي Ge (الجرمانيوم) و Si (السيليكون).
خصائص الموصل
تشمل خصائص حالة عدم استقرار الموصل بشكل أساسي ما يلي.
- تسمح الموصلات دائمًا بتدفق الإلكترونات وكذلك الأيونات داخلها.
- المجال الكهربائي للموصل هو صفر مما يسمح للإلكترونات بالتدفق فيها.
- كثافة شحن الموصل لا شيء
- توجد الرسوم المجانية بشكل أساسي على الجزء الخارجي من الموصل فقط
- الموصل جميع النقاط في الإمكانات المتساوية
هناك العديد من المعادن التي تعتبر موصلات كهربائية جيدة. لأن أجزاء الجهاز التي تزود التيار الكهربائي مصممة بالمعادن. العازل هو الطلاء البلاستيكي على الموصل الذي يحمينا من الصدمات الكهربائية.
وبالتالي ، هذا كله يتعلق بالكهرباء سائق الذي ينطبق في نقل الطاقة تقطعت بهم السبل عادة. تشتمل هذه الموصلات على مرونة كبيرة بالإضافة إلى القوة الميكانيكية عند مقارنتها بسلك واحد في منطقة المقطع العرضي المماثلة. عادة ، في هذه الموصلات ، يتم إحاطة السلك الأوسط بطبقات مختلفة من الأسلاك. يمكن تحديد حجم الموصل من خلال منطقة المقطع العرضي النحاسية المقابلة وعدد الأوتار بقطر كل سلسلة. هذا سؤال لك ، أرجو ذكر المزيد من الموصلات؟
