 |
| ما هي افضل المعادن الموصلة للكهرباء |
تمتلك الموصلات الكهربائية جسيمات متحركة مشحونة كهربائيًا ، يشار إليها باسم "الإلكترونات electrons".وعندما يتم تطبيق شحنة كهربائية على معدن في نقاط معينة ، فإن الإلكترونات سوف تتحرك وتسمح للكهرباء بالمرور. المواد ذات الحركة العالية للإلكترون هي موصلات جيدة للكهرباء، والمواد منخفضة الحركة الإلكترونية ليست موصلات جيدة و يشار إليها باسم "العوازل insulators".
افضل المعادن الموصلة للكهرباء
وتعتبر المعادن موصلات جيده للكهرباء حيث تعتبر النحاس والفضة والألمنيوم والذهب والصلب والنحاس هي موصلات شائعة الاستخدام للكهرباء. في حين أن كلا من الفضة والذهب فعالان من ناحية التوصيل ، إلا أنهما مكلفان للغاية للاستخدام بمعني ان التكلفة عند استخدام الذهب أو الفضة ستكون كبير. الخصائص الفردية تجعل كل منها مثاليًا لأغراض محددة.الفضة هي الأفضل
الفضة هي أفضل موصل للكهرباء لأنها تحتوي على عدد أكبر من الذرات المتحركة (الإلكترونات الحرة). لكي تكون المادة موصلة جيدة ، يجب أن تكون الكهرباء التي تمر عبرها قادرة على تحريك الإلكترونات ؛ كلما زادت الإلكترونات الحرة في المعدن ، زادت الموصلية.
وهذا يفسر لما بعض المواد لها أفضلية في التوصيل الكهربائي . وما يهمنا أن الفضة لديها أعلى موصلية كهربائية من أي معدن.
ومع ذلك ، فإن الفضة أغلى من المواد الأخرى ولا تستخدم عادة إلا إذا كانت مطلوبة لمعدات متخصصة مثل الأقمار الصناعية أو لوحات الدوائر.
النحاس
النحاس هو المعدن الذي يحتل المرتبة الثانية من حيث الموصلية الكهربائية بعد الفضة. ولكنه أرخص ويشيع استخدامه كموصل فعال في الأجهزة المنزلية. معظم الأسلاك مطلية بالنحاس وعادة ما يتم تغليف قلب المغناطيس الكهربائي بأسلاك نحاسية. من السهل أيضًا لحام النحاس ولفه في أسلاك ، لذلك غالبًا ما يستخدم عند الحاجة إلى كمية كبيرة من المواد الموصلة. ولذلك يتم استخدام النحاس في صناعة الاسلاك الكهربائية. كما أصبح النحاس أيضًا أكثر شيوعًا في لوحات الدوائر والمغناطيسات الكهربائية ، حيث يتم استبدال الألمنيوم تدريجيًا بسبب الموصلية العالية.الألمنيوم جيد
الألومنيوم هو أكثر معادن الأرض وفرة ولديه موصلية كهربائية وتكلفة مماثلة للنحاس ، مع ميزة كونه خفيفًا أكثر من النحاس ، لذا تُستخدم مادة الألمنيوم في المنتجات المنزلية أو في الأسلاك ولكنها ليست خيارًا شائعًا نظرًا لوجود العديد من العيوب الهيكلية فيها. ومن عيوب الألمنيوم أنه يتمدد عند تعرضه للحرارة ويتطلب تطوير مجموعة تركيبات كهربائية جديدة قبل أن يتم استخدامه بأمان في الأسلاك المنزلية. على سبيل المثال ، يميل الألمنيوم إلى تكوين سطح أكسيد مقاوم كهربائيًا في التوصيلات الكهربائية ، مما قد يتسبب في ارتفاع درجة حرارة الموصل وهذا قد يكون اكثر شيء لا نريده في مادة التوصيل .
يستخدم الألمنيوم بدلاً من ذلك في خطوط النقل عالية الجهد (مثل كابلات الهاتف العلوية) والتي يمكن تغليفها بالفولاذ لتوفير حماية إضافية.
الذهب فعال ولكنه مكلف
الذهب موصل ممتاز للكهرباء ولا يتلطخ مثل المعادن الأخرى عند تعرضه للهواء - على سبيل المثال ، قد يتأكسد (يتآكل) الفولاذ أو النحاس عندما يتفاعل مع الأكسجين لفترة طويلة.ولكن الذهب باهظ الثمن بشكل خاص ويستخدم فقط لمواد معينة ، مثل مكونات لوحة الدوائر الإلكترونية أو الموصلات الكهربائية الصغيرة.
كما قد تتلقى بعض المواد طلاءًا بالذهب كموصل كهربائي ، أو تستخدم كمية صغيرة من الذهب والتي يتم بعد ذلك طلاءها في مادة أخرى لتقليل تكاليف التصنيع.
أسئلة شائعة
أي معدن هو افضل موصل للتيار الكهربائي؟
فيما يلي الأنواع الأساسية للمعادن وبعض السبائك الشائعة بالترتيب من الأفضل إلى الأسوأ للكهرباء(نظرًا لأن حجم وشكل المادة يؤثران على الموصلية ، تفترض القائمة أن جميع العينات من نفس الحجم):من الأفضل إلى الأسوأ (بنفس الحجم):
فضة
نحاس
ذهب
الألومنيوم
الزنك
نيكل
نحاس
برونزية
حديد
البلاتين
فُولاَذ
يقود
ستانلس ستيل
ما هي العوامل التي تؤثر على التوصيل الكهربائي؟
يمكن أن تؤثر عوامل معينة على مدى جودة توصيل المادة للكهرباء. نذكر منها هذه العوامل:
- درجة الحرارة: يؤدي تغيير درجة حرارة الفضة أو أي موصل آخر إلى تغيير الموصلية. بشكل عام ، تؤدي زيادة درجة الحرارة إلى إثارة الذرات الحرارية وتقليل الموصلية مع زيادة المقاومة. العلاقة خطية ، لكنها تنهار عند درجات حرارة منخفضة.
- الشوائب: تؤدي إضافة الشوائب إلى الموصل إلى تقليل الموصلية. على سبيل المثال ، الفضة الإسترليني ليست جيدة كموصل مثل الفضة النقية. الفضة المؤكسدة ليست موصلًا جيدًا مثل الفضة غير المصقولة. ببساطه الشوائب تعيق تدفق الإلكترون.
- التركيب البلوري : يمكن أن تؤثر طريقة معالجة المادة على مدى جودة توصيلها للكهرباء.
- المجالات الكهرومغناطيسية: تولد الموصلات مجالات كهرومغناطيسية خاصة بها عندما تمر الكهرباء خلالها ، ويكون المجال المغناطيسي متعامدًا مع المجال الكهربائي. يمكن أن تنتج المجالات الكهرومغناطيسية الخارجية مقاومة مغناطيسية ، والتي يمكن أن تبطئ من تدفق التيار.
- التردد: عدد دورات التذبذب التي يكملها التيار الكهربائي المتردد في الثانية هي تردده بالهرتز. فوق مستوى معين ، يمكن أن يتسبب التردد العالي في تدفق التيار حول الموصل وليس من خلاله (تأثير الجلد skin effect). نظرًا لعدم وجود تذبذب وبالتالي عدم وجود تردد ، فإن تأثير الجلد لا يحدث مع التيار المباشر.
هل الستانلس ستيل موصل للكهرباء؟
الاستانلس ستيل او الفولاذ المقاوم للصدأ (Stainless Steel) يعتبر موصلًا جيدًا نسبيًا للكهرباء ، كما هو الحال مع جميع المعادن ، ولكنه ليس من افضل المعادن توصيلاً للكهرباء.هل الرصاص موصل للكهرباء ؟
على الرغم من أن مركبات الرصاص يمكن أن تكون عوازل جيدة ، فإن الرصاص النقي هو معدن يوصل الكهرباء ، مما يجعله عازلًا رديئًا. تبلغ مقاومة الرصاص 22 جزءًا من المليار من المتر.مراجع
What Metals Make Good Conductors of Electricity, موقع ,تاريخ النشر10 أبريل 2018 , تم الاطلاع عليه بتاريخ 7 مارس 2023.Which Metal is the Best Conductor of Electricity, موقع tampasteel ,بدون تاريخ نشر , تم الاطلاع عليه بتاريخ 7 مارس 2023.