ما الذي يجعل مادة موصلة أو عازلة؟ ببساطة، الموصلات الكهربائية هي مواد توصل الكهرباء والعوازل هي مواد لا تفعل ذلك، سنقدم لك هنا 10 أمثلة على الموصلات والعوازل الكهربائية.
يتم تحديد ما إذا كانت المادة موصلة للكهرباء من خلال مدى سهولة تحرك الإلكترونات من خلالها. تعتمد الموصلية الكهربائية على حركة الإلكترون لأن البروتونات والنيوترونات لا تتحرك – فهي مرتبطة بالبروتونات والنيوترونات الأخرى في النوى الذرية.
الموصلات والعوازل الكهربائية.
تشبه إلكترونات التكافؤ الكواكب الخارجية التي تدور حول نجم. إنها تنجذب بدرجة كافية إلى ذراتها للبقاء في موضعها، لكن لا يتطلب الأمر دائمًا الكثير من الطاقة لإخراجها من مكانها – فهذه الإلكترونات تحمل تيارات كهربائية بسهولة.
المواد غير العضوية مثل المعادن والبلازما التي تفقد بسهولة وتكتسب الإلكترونات تتصدر قائمة الموصلات.
الجزيئات العضوية هي في الغالب عوازل لأنها مرتبطة ببعضها البعض عن طريق الروابط التساهمية (الإلكترون المشترك) ولأن الرابطة الهيدروجينية تساعد على استقرار العديد من الجزيئات.
معظم المواد ليست موصلات جيدة ولا عوازل جيدة ولكن في مكان ما في الوسط. هذه لا تجري بسهولة ولكن إذا تم توفير طاقة كافية، فإن الإلكترونات سوف تتحرك.
بعض المواد في شكل نقي هي عوازل ولكنها ستعمل إذا تم تعاطيها بكميات صغيرة من عنصر آخر أو إذا كانت تحتوي على شوائب.
على سبيل المثال، تعتبر معظم السيراميك عوازل ممتازة، ولكن إذا قمت بتثبيتها، يمكنك إنشاء موصل فائق. الماء النقي هو عازل، والمياه القذرة موصلة بشكل ضعيف، والمياه المالحة – مع أيوناتها الحرة العائمة – موصلة بشكل جيد.
إقرأ أيضاً… ما هو قانون أوم (Ohm s Law) في الكهرباء؟
10 أمثلة على موصلات كهربائية.
أفضل موصل كهربائي، في ظل ظروف درجة الحرارة والضغط العاديين، هو العنصر المعدني الفضي. الفضة ليست دائمًا خيارًا مثاليًا كمادة موصلة، لأنها باهظة الثمن، وطبقة الأكسيد المعروفة بالتشوه ليست موصلة.
وبالمثل، فإن الصدأ وطبقات الأكسيد الأخرى تقلل من الموصلية حتى في أقوى الموصلات. فيما يلي مجموعة أمثلة على موصلات كهربائية.
أكثر الموصلات الكهربائية فاعلية هي:
- الفضة
- الذهب
- النحاس
- الألومنيوم
- الزئبق
- الفُولاَذ
- الحديد
- مياه البحر
- الإسمنت
- الزئبق
تشمل الموصلات القوية الأخرى:
- البلاتين
- النحاس
- البرونز
- الجرافيت
- المياه القذرة
- عصير الليمون
10 امثلة على عوازل كهربائية.
لا تتدفق الشحنات الكهربائية بحرية عبر العوازل. هذه جودة مثالية في كثير من الحالات – غالبًا ما تستخدم العوازل القوية لتغطية أو توفير حاجز بين الموصلات لإبقاء التيارات الكهربائية تحت السيطرة. يمكن ملاحظة ذلك في الأسلاك والكابلات المطلية بالمطاط.
العوازل الكهربائية الأكثر فعالية هي:
- المطاط
- الزجاج
- الماء النقي
- الزيت
- الهواء
- الماس
- الخشب الجاف
- القطن الجاف
- البلاستيك
- الأسفلت
تشمل العوازل القوية الأخرى:
- الألياف الزجاجية
- الورق الجاف
- البورسلين
- السيراميك
- الكوارتز
إقرأ أيضاً… ما هي أشباه الموصلات؟
العوامل التي تؤثر على الموصلية الكهربائية.
يؤثر شكل وحجم المادة على الموصلية. على سبيل المثال، قطعة سميكة من المادة ستعمل بشكل أفضل من قطعة رقيقة من نفس الحجم والطول.
إذا كان لديك قطعتان من مادة بنفس السماكة ولكن إحداهما أقصر من الأخرى، فإن القطعة الأقصر ستعمل بشكل أفضل لأن القطعة الأقصر لديها مقاومة أقل، بنفس الطريقة التي يكون من الأسهل بها دفع الماء عبر أنبوب قصير أكثر من شيء طويل.
تؤثر درجة الحرارة أيضًا على الموصلية. مع ارتفاع درجة الحرارة، تكتسب الذرات وإلكتروناتها الطاقة. بعض العوازل مثل الزجاج تكون موصلة رديئة عندما تبرد ولكنها موصلة جيدة عندما تكون ساخنة.
تكون معظم المعادن موصلات أفضل عندما تكون باردة وأقل كفاءة عندما تكون ساخنة. تصبح بعض الموصلات الجيدة موصلات فائقة في درجات حرارة منخفضة للغاية.
في بعض الأحيان، يغير التوصيل نفسه درجة حرارة المادة. تتدفق الإلكترونات عبر الموصلات دون إتلاف الذرات أو التسبب في التآكل.
ومع ذلك، فإن الإلكترونات المتحركة تواجه مقاومة. وبسبب هذا، يمكن أن يؤدي تدفق التيارات الكهربائية إلى تسخين المواد الموصلة.
