ما هي الموصلية الكهربائية
بالحديث عن خاصية هذا الجسم أو ذاك في منع مرور التيار الكهربائي من خلاله ، فإننا عادة ما نستخدم مصطلح «المقاومة الكهربائية». في الإلكترونيات ، إنه مناسب ، حتى أن هناك مكونات إلكترونية دقيقة خاصة ، ومقاومات ذات مقاومة اسمية واحدة أو أخرى.
ولكن هناك أيضًا مفهوم "التوصيل الكهربائي" أو "التوصيل الكهربائي" ، والذي يميز قدرة الجسم على توصيل تيار كهربائي.
بالنظر إلى أن المقاومة تتناسب عكسيا مع التيار ، الموصلية تتناسب طرديًا مع التيار ، أي أن الموصلية هي عكس المقاومة الكهربائية.
يتم قياس المقاومة بالأوم والتوصيل في سيمنز. لكن في الواقع ، نتحدث دائمًا عن نفس خاصية المادة - قدرتها على توصيل الكهرباء.
تشير الموصلية الإلكترونية إلى أن حاملات الشحنة التي تشكل التيار في المادة هي إلكترونات. بادئ ذي بدء ، تتمتع المعادن بموصلية إلكترونية ، على الرغم من أن جميع المواد تقريبًا قادرة على ذلك بشكل أو بآخر.
كلما ارتفعت درجة حرارة المادة ، انخفضت موصليةها الإلكترونية ، لأنه كلما زادت درجة الحرارة ، تتداخل الحركة الحرارية بشكل متزايد مع الحركة المنظمة للإلكترونات ، وبالتالي تمنع التيار الموجه.
كلما كان السلك أقصر ، زادت مساحة المقطع العرضي ، وكلما زاد تركيز الإلكترونات الحرة فيه (كلما قلت المقاومة المحددة) ، زادت الموصلية الإلكترونية.
عمليًا في الهندسة الكهربائية ، من المهم جدًا نقل الطاقة الكهربائية بأقل خسائر. لهذا السبب المعادن يلعب دورًا مهمًا للغاية فيه. خاصة تلك التي لديها أقصى قدر من التوصيل الكهربائي ، أي الأصغر مقاومة كهربائية محددة: الفضة والنحاس والذهب والألمنيوم. تركيز الإلكترونات الحرة في المعادن أعلى منه في العوازل وأشباه الموصلات.
من المربح اقتصاديًا استخدام الألمنيوم والنحاس كموصلات للطاقة الكهربائية من المعادن ، لأن النحاس أرخص بكثير من الفضة ، ولكن في نفس الوقت تكون المقاومة الكهربائية للنحاس أعلى قليلاً فقط من الفضة ، على التوالي ، يكون النحاس الموصلية أقل بقليل من الفضة. المعادن الأخرى ليست بنفس الأهمية بالنسبة للإنتاج الصناعي للأسلاك.
الوسائط الغازية والسائلة التي تحتوي على أيونات حرة لها موصلية أيونية. الأيونات ، مثل الإلكترونات ، حاملة شحنة ويمكن أن تتحرك تحت تأثير مجال كهربائي في جميع أنحاء حجم الوسط. يمكن أن تكون هذه البيئة بالكهرباء... كلما ارتفعت درجة حرارة الإلكتروليت ، زادت موصلية الأيونات ، لأنه مع زيادة الحركة الحرارية ، تزداد طاقة الأيونات وتقل لزوجة الوسط.
في حالة عدم وجود إلكترونات في الشبكة البلورية للمادة ، يمكن أن يحدث توصيل الثقب. تحمل الإلكترونات شحنة ، لكنها تعمل مثل الفراغات عندما تتحرك الثقوب - وهي شواغر في الشبكة البلورية للمادة. لا تتحرك الإلكترونات الحرة هنا مثل سحابة الغاز في المعادن.
يحدث التوصيل الثقب في أشباه الموصلات على قدم المساواة مع التوصيل الإلكتروني. تسمح لك أشباه الموصلات في مجموعات مختلفة بالتحكم في كمية الموصلية التي تظهر في مختلف الأجهزة الإلكترونية الدقيقة: الثنائيات ، والترانزستورات ، والثايرستور ، إلخ.
بادئ ذي بدء ، بدأ استخدام المعادن كموصلات في الهندسة الكهربائية بالفعل في القرن التاسع عشر ، جنبًا إلى جنب مع العوازل ، والعوازل (ذات الموصلية الكهربائية الأقل) ، مثل الميكا والمطاط والبورسلين.
انتشرت أشباه الموصلات في الإلكترونيات ، واحتلت مكانة وسيطة مشرفة بين الموصلات والعوازل الكهربائية ، وتعتمد معظم أشباه الموصلات الحديثة على السيليكون والجرمانيوم والكربون. يتم استخدام المواد الأخرى بشكل أقل تكرارًا.