الموصل هو مادة يمكنها توصيل الحرارة أو التيار الكهربائي.
هل سبق لك أن حملت ملعقة أو جسمًا معدنيًا بالقرب من الحرارة أو الكهرباء ، عندها سنشعر بالحرارة أو الكهرباء ، أليس كذلك؟ تصبح الأيدي ساخنة وصعقة بالكهرباء. هذا هو تأثير توصيل الحرارة بواسطة المادة الموصلة.
تعريف الموصل
الموصلات عبارة عن مواد أو مواد لها القدرة على توصيل الحرارة أو التيار الكهربائي.
الموصلات قادرة على توصيل الكهرباء بشكل جيد لأن لديها مقاومة محددة قليلة جدًا.
تتأثر كمية المقاومة بنوع المادة أو المواد المكونة لها والمقاومة والطول ومنطقة المقطع العرضي للمادة.
متطلبات المواد موصل
شروط إجراء المواد هي:
1. الموصلية الجيدة
الموصلية الجيدة في مادة موصلة لها قيمة كثافة صغيرة نسبيًا. كلما كانت مقاومة النوع أصغر ، كانت قيمة التوصيل للمادة أفضل. تتناسب مقاومة النوع عكسًا مع موصلية المادة.
ترتبط موصلية مادة ما بالتوصيل الحراري والتوصيل الكهربائي.
تحدد الموصلية الحرارية مقدار الحرارة القادرة على المرور عبر المادة في فترة زمنية معينة. المعدن عبارة عن مادة ذات موصلية حرارية عالية بحيث يميل المعدن إلى أن يكون له موصلية عالية كموصل.
يصف التوصيل في الكهرباء قدرة المواد الموصلة على توصيل التيار الكهربائي. يتأثر حجم الموصلية الكهربائية بشكل كبير بنوع المقاومة التي تمتلكها المادة الموصلة. يمكن التعبير عن مقاومة النوع في المعادلة التالية:
R = ρ (لتر / أ)
المعلومات:
- R = المقاومة (Ω)
- ρ = مقاومة محددة (Ω.m)
- l = طول الموصل (متر)
- أ = مساحة المقطع العرضي للسلك (م 2)
2. قوة ميكانيكية عالية
مادة الموصل لها قوة ميكانيكية عالية بحيث يمكنها توصيل الحرارة أو الكهرباء بشكل صحيح. المواد ذات القوة الميكانيكية العالية لها جزيئات مكوّنة كثيفة.
اقرأ أيضًا: التنفيذ - المعنى ، والفهم ، والشرحعندما يتم الاقتراب من المادة الموصلة بواسطة مصدر حرارة أو تيار كهربائي ، سيكون هناك اهتزاز أو اهتزاز في مادة الموصل. من خلال هذا الاهتزاز أو الاهتزاز ، سوف تتدفق الحرارة أو التيار الكهربائي من طرف إلى آخر مادة موصلة.
تعتبر الخواص الميكانيكية للمادة مهمة جدًا ، خاصةً عندما تكون المادة الموصلة فوق سطح الأرض. يجب معرفة الخواص الميكانيكية للمادة الموصلة لأنها مرتبطة بتوزيع الفولتية العالية في خط التيار الكهربائي.
3. معامل التمدد الصغير
المواد التي لها معامل تمدد صغير لن يتغير شكلها أو حجمها أو حجمها بسهولة بسبب تأثير التغيرات في درجات الحرارة.
ص = ص {1 + α (t - t)} ،
المعلومات:
- R: مقدار المقاومة بعد تغير درجة الحرارة (Ω)
- ر : المقاومة الأولية ، قبل التغير في درجة الحرارة (Ω)
- t: درجة الحرارة النهائية ، في C.
- ر: درجة الحرارة الأولية ، في C.
- α: معامل درجة الحرارة لقيمة المقاومة النوعية للمقاومة
4. الطاقة الكهروحرارية المختلفة بين المواد
في الدائرة الكهربائية ، يتغير التيار الكهربائي دائمًا في الطاقة الكهروحرارية بسبب تغير درجة الحرارة. تتعلق نقطة درجة الحرارة بنوع المعدن المستخدم كموصل.
من المهم جدًا معرفة التأثير الناتج عند ربط نوعين مختلفين من المعدن بنقطة اتصال واحدة. تحت ظروف درجة الحرارة المختلفة ، يكون للمادة موصلية مختلفة.
5. معامل المرونة كبير جدًا
هذه الخاصية مهمة جدًا للاستخدام عندما يكون هناك توزيع للجهد العالي. مع معامل المرونة العالي ، فإن مادة الموصل لن تكون عرضة للتلف بسبب الضغط العالي. الموصل الكهربائي سائل مثل الزئبق وغاز مثل النيون ومادة صلبة مثل المعدن.
هي خصائص المواد موصل
تنقسم خصائص المادة الموصلة إلى نوعين من الأحرف ، وهما:
- الخصائص الكهربائية التي لها دور في إظهار قدرة الموصل عند تنشيطه بواسطة تيار كهربائي.
- تشير الخصائص الميكانيكية إلى قدرة الموصل من حيث قوة الشد.
مواد موصل
تشمل المواد التي يشيع استخدامها كموصلات
- المعادن العادية مثل النحاس والألمنيوم والحديد.
- سبيكة معدنية هي معدن مصنوع من النحاس أو الألومنيوم ممزوج بمعادن أخرى بكمية معينة. هذا مفيد لزيادة القوة الميكانيكية للمعدن.
- سبيكة معدنية ، وهي خليط من نوعين أو أكثر من المعادن مجتمعة عن طريق الضغط أو الصهر أو اللحام.
كل مادة موصلة لها أنواع مختلفة من المقاومة. فيما يلي بعض المواد الموصلة الأكثر استخدامًا بقيم مقاومة النوع على النحو التالي:
| المواد موصل | نوع المقاومة (أوم م) |
| فضة | 1.59 × 10-8 |
| النحاس | 1.68 × 10-8 |
| ذهب | 2.44 × 10-8 |
| الألومنيوم | 2.65 × 10-8 |
| التنغستن | 5.60 × 10-8 |
| حديد | 9.71 × 10-8 |
| بلاتين | 10.6 × 10-8 |
| الزئبق | 98 × 10-8 |
| نيكرومين (سبيكة من النيكل ، الحديد ، الكروم) | 100 × 10-8 |
المادة الأكثر استخدامًا كموصل هي النحاس. مادة النحاس لها قيمة مقاومة صغيرة نسبيًا وسعر رخيص ومتوفرة بطبيعتها.
أمثلة على المواد الموصلة
فيما يلي بعض الأمثلة على مواد الموصلات:
1. الألمنيوم
تبلغ كتلة الألمنيوم النقي 2.7 جم / سم 3 ، مع نقطة انصهار تبلغ 658 درجة مئوية وغير قابلة للتآكل. الألمنيوم موصلية 35 م / أوم مم 2 ، حوالي 61.4٪ من موصلية النحاس. الألمنيوم النقي سهل التشكيل لأنه ناعم بقوة شد 9 كجم / مم 2. لذلك ، غالبًا ما يتم خلط الألومنيوم بالنحاس لتقوية جاذبيتها. يشمل استخدام الألومنيوم موصل ACSR (موصل الألمنيوم المقوى بالفولاذ) ، ACAR (موصل سبائك الألومنيوم المقوى).
2. النحاس
يتمتع النحاس بموصلية كهربائية عالية ، وهي 57 م / أوم مم 2 عند 20 درجة مئوية مع معامل تمدد في درجة الحرارة يبلغ 0.004 / درجة مئوية. النحاس لديه قوة شد من 20 إلى 40 كجم / مم 2. استخدام النحاس كمادة موصلة ، على سبيل المثال ، في الأسلاك المعزولة (NYA ، NYAF) ، الكابلات (NYM ، NYY ، NYFGbY) ، قضبان التوصيل ، آلات السحب الدائري الصفحي على آلات التيار المتردد وما إلى ذلك.
3. الزئبق
الزئبق هو المعدن الوحيد في صورة سائلة بمقاومة محددة تبلغ 0.95 أوم.مم 2 / م ، معامل درجة حرارة 0.00027 / درجة مئوية. يشمل استخدام الزئبق كغاز تعبئة للأنابيب الإلكترونية ، وسوائل مضخة الانتشار ، والأقطاب الكهربائية في مواد الأدوات لقياس المواد العازلة الصلبة كهربائياً ، وكمواد مالئ سائل لمقاييس الحرارة.
المرجع : موصل وعزل - فصل الفيزياء