أبحاث التوصيل الكهربائي في المواد الصلبة وباختصار ، فإن الموصل الكهربائي عبارة عن جسم يمكنه توصيل التيار الكهربائي وكذلك الحرارة بشكل جيد ، على عكس العازل الكهربائي الذي يحيط به في الغالب ، وتجدر الإشارة إلى أن الموصلات الكهربائية النحاسية محاطة. بواسطة العازل البلاستيكي الأبيض وأفضل الموصلات الكهربائية هي الفضة والنحاس والذهب ولكن سعرها غالي نوعاً ما وبالتالي فإن استخدامها نادر جداً ومع ذلك يتم استخدام الذهب في أجهزة الكمبيوتر بطبقة رقيقة جداً لحماية النحاس. أسلاك من التآكل.
معرفتي:
البحث عن الخصائص التجميعية للحلول
مقدمة في التوصيل الكهربائي في المواد الصلبة
عند بدء بحث حول التوصيل الكهربائي في المواد الصلبة ، أولاً وقبل كل شيء ، يجب أن نعرف أن الموصلية الكهربائية للمواد هي قدرة المادة على نقل الكهرباء والحرارة وأحيانًا الطاقة الصوتية ، والتوصيل في المواد الصلبة يعتمد كليًا على هذه. عدد إلكترونات الذرة والفجوة بين نطاقي التكافؤ والتوصيل ، وحتى عدد الإلكترونات العازلة بمواد أشباه الموصلات في المواد العازلة ، لكن حجم الفجوة بينهما مختلف تمامًا.
اقرأ أيضًا:
البحث في تنمية الوعي العام والولاء الوطني
بحوث الموصلية الكهربائية في المواد الصلبة ، الموصلات الكهربائية
عند البحث عن الموصلية الكهربائية في المواد الصلبة ، تجدر الإشارة إلى أن الموصلات الكهربائية هي مواد تسمح باختصار للتيار الكهربائي والحراري بالمرور بسرعة وسهولة عبر تدفق الإلكترونات من ذرة إلى أخرى ، ومن أبرز الأمثلة على ذلك تشمل الموصلات الكهربائية النحاس والفضة والذهب ؛ هذه كلها مواد ممتازة لتوصيل الكهرباء والتدفئة ، ولكن كما ذكرنا سابقاً فإن أسعارها باهظة الثمن ومبالغ فيها ، وبالتالي فإن استخدامها نادر للغاية. .
بحوث الموصلية الكهربائية في المواد الصلبة ، العوازل الكهربائية
أما المواد العازلة فهي مواد لا تسمح بمرور الكهرباء أو التيار الحراري من خلالها ، مثل الخشب والزجاج والمطاط والبلاستيك.
بحوث التوصيل الكهربائي للمواد الصلبة .. أشباه الموصلات
أما أشباه الموصلات فهي مواد لا توصل الكهرباء إلا بشروط معينة ، ولعل أشهر هذه المواد الجرمانيوم والسيليكون.
بحوث الموصلية الكهربائية في المواد الصلبة .. الموصلات الفائقة
من ناحية أخرى ، تعتبر الموصلات الفائقة حالة خاصة جدًا لبعض المواد ، مما يزيد من كفاءة المادة في توصيل التيار الكهربائي عند تبريدها إلى درجة حرارة معينة قريبة من الصفر.
وتجدر الإشارة إلى أن هذه المواد لها خاصيتان مهمتان ، وهما عدم وجود مقاومة كهربائية وطرد المجال المغناطيسي ، المعروف أيضًا باسم تأثير مايسنر ، وللمعلومات ، تم اكتشاف مواد فائقة التوصيل لأول مرة في التاريخ. في أوائل القرن العشرين ، عُرفت هذه المواد علميًا باسم الموصلية ، وهي درجة حرارة عالية تقليدية جدًا وعندما تصل هذه المواد إلى درجة حرارة قريبة من الصفر المطلق ، يمكنها توصيل الكهرباء دون فقدان أي قدر من الطاقة.
قد تكون مهتمًا بـ:
التعديل الجيني وبحوث الطفرات
بحوث التوصيل الكهربائي للمواد الصلبة .. المواد المقاومة
جميع المعادن الموجودة في الأرض تقاوم مرور الكهرباء فيها ، مما يؤدي إلى تسخينها بشكل أو بآخر حسب نسبة مقاومتها.لذلك ، عند مرور تيار كبير ، من المستحسن فك الكابل ، وهو أكثر تفريغ الحرارة المنبعثة من الكبل بشكل فعال ، وهذا يحد أيضًا من إمكانية ارتفاع درجة الحرارة وتزييف العزل أو حتى الذوبان.
في البداية تكون المواد التي تقاوم مرور التيار الكهربائي والجص والخرسانة عندما تجف والجسم البشري الذي تعتمد قدرته على توصيل الكهرباء على معايير مختلفة مثل نسبة الإجهاد والماء في الجسم ورطوبة الجلد. إنه أيضًا عازل طبيعي ممتاز ، لكن يجب أن نعرف أن الرطوبة يمكن أن تجعله موصلًا جيدًا.
بحوث الموصلية الكهربائية في المواد الصلبة .. أسوأ موصلات الكهرباء
وهناك بعض المواد التي لا توصل الكهرباء مثل المطاط والزجاج والبلاستيك والهواء والخشب الجاف والألماس والماء النقي (يمكن أن يكون الماء موصلًا جيدًا للكهرباء إذا اختلط ببعض الأملاح).
اقرأ أيضًا:
يمزج البحث والحلول والفرق بينهما
بحوث الموصلية الكهربائية في المواد الصلبة .. أشهر المعادن الموصلة للكهرباء
تتضمن بعض أهم الأمثلة على المواد المعروفة بقدراتها الممتازة على التوصيل الكهربائي ما يلي:
1- الفضة: الفضة ، التي تعتبر أفضل موصل للكهرباء على الإطلاق ، تحتوي على عدد كبير من الإلكترونات الحرة ، وعندما يمر التيار الكهربائي عبر المعدن ، فإنها تحرك الإلكترونات الموجودة فيه لتمرير التيار ، ولهذا ولأول مرة. يزداد عدد الإلكترونات الحرة في المعدن ، وتكون العلاقة بينهما مباشرة بحيث لا تزداد القدرة على توصيل الكهرباء ، ولكن بالرغم من ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن الفضة ليست الأكثر استخدامًا في مجال الكهرباء. الموصلية ، لأنها باهظة الثمن إلى حد ما ، وغالبًا ما تستخدم مواد أخرى لهذا الغرض.
2- النحاس: النحاس ينقل الكهرباء أقل من الفضة ، ولكنه أرخص من الفضة ، لذلك يكون استخدامه أكثر شيوعاً إلى حد ما ، فعند الحاجة إلى مواد ذات موصلية كهربائية عالية ، يفضل النحاس بشكل عام بدلاً من الفضة.
3- الألمنيوم: الألمنيوم موصل للكهرباء لوزن الوحدة وهو أقل تكلفة ولكن استخدام الألمنيوم غالباً ما يرتبط بعدد من العيوب غير المرغوب فيها ، وغالباً ما يستخدم الألمنيوم في الجهد العالي. خطوط النقل المغطاة بطبقة من الصلب لحمايتها.
4- الذهب: يوصل الكهرباء بشكل جيد جدا ولا يتأكسد عند ملامسته للهواء مثل الفولاذ والنحاس وهو أفضل من كل منهم من نواح كثيرة. لذلك يتم استخدامه فقط في عدد من الحالات الخاصة مثل الموصلات الكهربائية الصغيرة.
5-الفولاذ: في الواقع ، الفولاذ عبارة عن سبيكة من الحديد وهو أحد أفضل الموصلات للكهرباء ، ولكن من ناحية أخرى ، فهو شديد التآكل في الهواء ، وبالتالي يستخدم لإحاطة الموصلات الأخرى. أو النباتات العملاقة.
معرفتي:
ابحث عن خصائص الأعداد الحقيقية
العوامل المؤثرة على التوصيل الكهربائي للمادة
هناك عدد من العوامل التي تؤثر على درجة توصيل المادة للكهرباء ، على سبيل المثال:
1- درجة الحرارة: يؤدي تغيير درجة حرارة الفضة أو أي مادة أخرى موصلة للكهرباء إلى تغيير درجة توصيل المادة للكهرباء ، وبالتالي فإن الزيادة في درجة الحرارة تحفز الذرات الحرارية ، مما يقلل الموصلية بسبب زيادة المقاومة وقصر المسار ، وتكون العلاقة خطية لكنها تنهار عند درجات حرارة منخفضة. .
2- الشوائب: إن إضافة الشوائب إلى الموصل تقلل من قدرته على توصيل الكهرباء ، فمثلاً الفضة الإسترليني ليست محايدة مثل الفضة النقية ، وينطبق الأمر نفسه على الفضة المؤكسدة والفضة النقية.
قد تكون مهتمًا بـ:
دراسات مشتقة في الرياضيات
3- التركيب والمرحلة البلورية: إذا كانت المادة لها أطوار مختلفة ، فهذا يعني أن المادة بطيئة بعض الشيء في توصيل الكهرباء ، وتؤثر طريقة معالجة المادة على درجة التوصيل الكهربائي.
4- التردد: بما أن عدد دورات التذبذب التي يكملها التيار المتردد في الثانية هي بالهرتز وترددها أعلى من مستوى معين ، فإن التردد العالي قد يتسبب في مرور التيار الكهربائي حوله ، وليس من خلاله ، بسبب عدم وجود تيار كهربائي. موصل. التذبذب ومن ثم غياب التردد.