بحث عن التوصيل الكهربائي في المواد الصلبة الموصل الكهربي هو بإختصار شديد عبارة عن جسم قادر على تمرير التيار الكهربي بشكل جيد و كذلك الأمر بالنسبة للحرارة ، على عكس عازل الكهرباء الذي يُحيط به في الغالب ، و مِن الجدير بالذكر أن الموصلات الكهربية النحاسية تُحاط بالعازل البلاستيكي الأبيض ، و عن أفضل الموصلات الكهربية فهي الفضة و النحاس و الذهب إلا أن ثمنهم غالي بعض الشيء و لهذا فإن إستخدامهم نادر للغاية ، إلا أن الذهب يُستخدم في طبقة رقيقة للغاية بأجهزة الكمبيوتر لحماية الأسلاك النحاسية مِن التأكل.
تعرف على:
مقدمة بحث عن التوصيل الكهربائي في المواد الصلبة
في بداية بحث عن التوصيل الكهربائي في المواد الصلبة يجب العلم أولاً أن الموصلية الكهربية للمواد هي قدرة المادة على توصيل الكهرباء و الحرارة و الطاقة الصوتية في بعض الأحيان ، و التوصيل في المواد الصلبة يعتمد و بشكل كلي على عدد الإلكترونات العازلة مع المواد الشبه موصلة في عدد الإلكترونات للذرة و الفجوة بين نطاقي التكافؤ و التوصيل و حتى المواد العازلة إلا أنها تختلف و بشكل تام في حجم الفجوة بينهما.
إقرأ أيضاً:
بحث عن التوصيل الكهربائي في المواد الصلبة .. الموصلات الكهربية
في بحث عن التوصيل الكهربائي في المواد الصلبة يجب العلم أن الموصلات الكهربية هي و بإختصار شديد عبارة عن مواد تسمح بمرور التيار الكهربي و الحراري بداخلها بسرعة بالغة و سهولة تامة عبر تدفق التيار الخاص بالإلكترونات مِن ذرة لأخرى و مِن أبرز الأمثلة على الموصلات الكهربية النحاس و الفضة و الذهب و هي كلها مواد ممتازة في توصيل الكهرباء و الحرارة إلا أنه و كما سبق و ذكر سعرهم غالي للغاية و مبالغ فيه و لهذا فإن إستخدامهم نادر للغاية.
بحث عن التوصيل الكهربائي في المواد الصلبة .. العوازل الكهربية
أما المواد العازلة فهي المواد التي لا تسمح بمرور التيار الكهربي أو الحراري بداخلها مثل الخشب و الزجاج و المطاط و البلاستيك.
بحث عن التوصيل الكهربائي في المواد الصلبة .. أشباه الموصلات
أما أشباه الموصلات فهي المواد التي لا تستطيع أن توصل التيار الكهربي سوى في ظل ظروف معينة و لعل أشهر هذه المواد مادتي الجرامنيوم و السيليكون.
بحث عن التوصيل الكهربائي في المواد الصلبة ..الموصلات الفائقة
أما الموصلات الفائقة فهي حالة خاصة جداً لبعض المواد التي حينما يتم تبريدها عند درجة حرارة معينة تقترب مِن الصفر تزيد كفاءة المادة في توصيل التيارالكهربي.
ومِن الجدير بالذكر أن هذه المواد تتمتع بخاصيتين مهمتين و هما غياب المقاومة الكهربية ، و طرد المجال المغناطيسي و الذي يُعرف كذلك بإسم تأثير ميسنر ، و للعلم فقد تم إكتشاف المواد فائقة التوصيل للمرة الأولى في التاريخ في أوائل القرن العشرين و تُعرف هذه المواد علمياً بإسم الموصلية الفائقة التقليدية ، و حينما تصل هذه المواد لدرجة حرارة قريبة مِن الصفر المطلق تكون قادرة على نقل الكهرباء دون فقد أي مقدار مِن الطاقة.
قد يهمك:
بحث عن التوصيل الكهربائي في المواد الصلبة .. المواد المقاومة
كافة المعادن التي على الأرض تُقاوم مرور الكهرباء بداخلها مما يتسبب في جعلها أقل أو أكثر تسخيناً بناءً على معدل مقاومتها و لهذا فإنه مِن المحبذ إلغاء لف الكبل عند إجتيازه بواسطة تيار كبير ، و هذا ليتم إخلاء الحرارة المنبعثة مِن الكابل بشكل أكثر فعالية مما يحد مِن إحتمالية زيادة درجة الحرارة و تدور العزل أو حتى ذوبانه.
ومِن أبرز المواد المقاومة لمرور التيارا لكهربي الجص و الخرسانة حينما يجفوا و الجسم البشري الذي تعتمد موصليته للكهرباء على معايير مختلفة مثل معدل الإجهاد و الماء في الجسم و رطوبة الجلد ، كما أن الخشب الجاف عازل طبيعي ممتاز لكن يجب العلم أن الرطوبة يُمكن أن تجعله موصل جيد للكهرباء ، .
بحث عن التوصيل الكهربائي في المواد الصلبة .. أسوء المواد توصيلاً للكهرباء
يوجد عدد مِن المواد معدومة التوصيل للكهرباء مثل المطاط ، و الزجاج ، و البلاستيك ، و الهواء ، و الخشب الجاف ، و الماس ، و الماء النقي ( حيث أن الماء إذا ما إختلط ببعض الأملاح يُمكن أن يكون عنصر جيد التوصيل للكهرباء).
إقرأ أيضاً:
بحث عن التوصيل الكهربائي في المواد الصلبة .. أشهر المعادن الموصلة للكهرباء
ومِن أبرز الأمثلة على المواد المعروفة بقدرتها الممتازة على توصيل الكهرباء:
1- الفضة: حيث تُعتبر الفضة الموصل الكهربي الأفضل على الإطلاق فهي تحتوي على عدد مهول مِن الإلكترونات الحرة و حينما يمر التيار الكهربي مِن خلال المعدن فإنها تقوم بتحريك الإلكترونات بداخلها لتتمكن مِن إمرار التيار ، و لهذا فإنه و كلما زاد عدد الإلكترونات الحرة في المعدن فإن قابليته لتوصيل الكهرباء تزداد فالعلاقة بينهما طردية ، لكن و بالرغم مِن هذا فيجب العلم أن الفضة ليست الأكثر إستخداماً في مجال التوصل الكهربي فهي غالية الثمن بعض الشيء و لهذا فإنه و في الغالب يتم إستخدام مواد أخرى.
2- النحاس: النحاس أقل توصيلاً للكهرباء عن الفضة إلا أنه أقل تكلفة عن الفضة و لهذا فإن إستخدامه أكثرشيوعاً بعض الشيء فعند الحاجة لقدر كبير مِن المواد الموصلة للكهرباء فإن الإختيار في الغالب يكون على النحاس لا الفضة.
3- الألمونيوم: الألمونيوم مقارنةً بوزن الوحدة فإنه أكثر توصيلاً للكهرباء عن النحاس كما أن تكلفته أقل و لكن إستخدام الألمونيوم في الغالب يكون منوطاً بعدد مِن العيوب الغير محبذة فالألمونيوم مثلاً يميل لتكوين طبقة أكسدة مقاومة للتوصيل الكهبي مما يتسبب في إرتفاع درجة حرارة الموصل ، و لهذا فإن الألمونيوم في الغالب يُستخد في خطوط النقل ذات الجهد العالي حيث يتم تغطيتها بطبقة مِن الفولاذ لحمايتها.
4- الذهب: و هي موصل ممتاز للكهرباء و لا يتأكسد حينما يتعرض للهواء كما هو الحال مع الفولاذ و النحاس فهو أفضل منهم كلهم في كثيراً مِن الأمور إلا أن سعره مبالغ فيه للغاية و لهذا فإنه لا يُستخدم سوى في عدد مِن الامور المعينة كالموصلات الكهربية الصغيرة.
5- الفولاذ: حسناً في الواقع إن الفولاذ هو عبارة عن سبيكة حديد و هو مِن أفضل المواد توصيلاً للكهرباء لكنه و مِن ناحية أخرى شديد التأكل في الهواء و لهذا فإنه يُستخدم في تطويق الموصلات الأخرى أو المنشأت العملاقة.
تعرف على:
العوامل المؤثرة على توصيل المادة للكهرباء
يوجد عدد مِن العوامل التي تؤثر على مدى توصيل المادة للكهرباء مثل:
1- درجة الحرارة: حيث أن تغيير درجة حرارة الفضة أو أياً مِن المواد الموصلة للكهرباء الأخرى يُغير مِن مدى توصيل المادة للكهرباء فزيادة الحرارة يُثير الذرات الحرارية و يُقلل مِن الموصلية بسبب زيادة المقاومة ، و بإختصار شديد فإن العلاقة خطية إلا أنها تنهار عند درجات الحرارة المنخفضة.
2- الشوائب: فإضافة الشوائب للموصل يُقلل مِن مدى توصيلة للكهرباء ، و على سبيل المثال فإن الفضلة الإسترليني ليست حيدة مثل الفضة النقية ، و كذلك الأمر بالنسبة للفضة المؤكسدة و الفضة النقية.
قد يهمك:
3- التركيب و الطور البلوري: فإذا ما كان هنالك أطوار مختلفة مِن المادة فإن هذا يعني ان موصلية المادة للكهرباء بطيئة بعض الشيء فالطريقة التي تمت بها معالجة المادة تؤثر على مدى توصيلها للكهرباء.
4- التردد: حيث أن عدد دورات التذبذب التي يُكملها التيار المتردد في الثانية الواحدة هو تردده في هرتز و فوق مستوى معين فإنه يُمكن أن يتسبب التردد العالي لتدفق التيار الكهربي حول الموصل و ليس مِن خلاله بسبب عدم توفر تذيذب و بالتالي عدم و جود تردد.