كيف يتم التوصيل الكهربائي في المواد الصلبة،الموصل الكهربائي عبارة عن جسم يمكنه توصيل تيار كهربائي في عدد كبير من المرات. الموصل الجيد للكهرباء هو أيضًا موصل جيد للحرارة. في مقابل ذلك، غالبًا ما يحيط عازل كهربائي به لإنشاء كبل كهربائي. الموصلات الكهربائية النحاسية محاطة بعزل بلاستيكي أبيض. بشكل عام، المواد المعدنية موصلة للكهرباء، ويفضل أن تكون الفضة والنحاس والذهب، ولكن بسبب سعرها، نادرًا ما تستخدم الفضة والذهب كموصلات للكهرباء.
كيف يتم التوصيل الكهربائي في المواد الصلبة
ومع ذلك، يتم استخدام الكمبيوتر والذهب الإلكتروني في طبقة رقيقة لتغطية وتوفير الحماية من التآكل للأسلاك النحاسية أو الفضية للدوائر المطبوعة ووصلاتها (مما يلغي مقاومة التلامس الموجودة على الموصلات والملامسات في النحاس المؤكسد).
الخواص الكهربائية للمواد الصلبة
تشير الخاصية الكهربائية لمادة ما إلى التوصيل. تُعرَّف الموصلية الكهربائية للمادة بأنها تمكنها من نقل الطاقة الحرارية أو الطاقة الكهربائية (وفي عدد محدود من الحالات أيضًا الطاقة الصوتية). لذلك، من الممكن بسهولة توصيل موصل جيد للكهرباء دون غليان أو إذابة أو تغيير تركيبته بأي طريقة وبأي طريقة. المواد الصلبة لها درجات متفاوتة من الموصلية، أي ليست كل المواد القوية لها مواصفات كهربائية موحدة. في العالم الحقيقي، يمكن تقسيم مواد الجهير إلى ثلاث فئات عريضة بناءً على توصيلها الكهربائي.
المجموعات الثلاث التي توصل الكهرباء
الموصلات الكهربائية
بشكل عام، الموصلات عبارة عن مواد صلبة ذات موصلية كهربائية جيدة. إنها تسمح للطاقة الحرارية والتيارات الكهربائية بالانتقال من خلالها بسرعة وسهولة. تسمح الموصلات بهذا النقل للطاقة عن طريق التدفق الحر للإلكترونات من الذرة إلى الذرة. لديهم القدرة على المثابرة على تلك الطاقة في جميع مناطقهم حتى عندما يتم تطبيق التيار فقط على جزء فردي من الجسم.
عوازل كهربائية
العوازل هي مواد لا توصل أي طاقة أو تيارات كهربائية على الإطلاق. فهي لا تسمح بتدفق أي شحنة كهربائية (أو القليل جدًا) من خلالها. لديهم فجوة نطاق ضخمة تمنع تدفق الكهرباء. هناك عدد محدود من الأمثلة هي الزجاج، والخشب، والبلاستيك، والمطاط، إلخ.
أشباه الموصلات الكهربائية
أشباه الموصلات هي الانتقال بين الموصلات والعوازل. هذه مواد قوية لها القدرة على توصيل الكهرباء من خلالها ولكن فقط في ظل ظروف معينة. هناك نوعان من هذه القيود والقواعد التي تؤثر على قدرة أشباه الموصلات على توصيل الطاقة والحرارة والشوائب.
الموصلات الفائقة
مغناطيس في ارتفاع مغناطيسي فوق موصل فائق بفضل ظاهرة ميسنر. الموصلات الفائقة هي مواد لها خاصيتان
عدم وجود مقاومة كهربائية.
طرد المجال المغناطيسي تأثير مايسنر من الداخل.
تم اكتشاف الموصلية الفائقة لأول مرة تاريخيًا في أوائل القرن العشرين وما نسميه عادةً “الموصلية الفائقة الكلاسيكية” يظهر عند درجات حرارة منخفضة جدًا، قريبة من الصفر المطلق. ستكون الموصلية الفائقة على وجه الخصوص قادرة على توصيل الكهرباء دون فقد الطاقة، لذا فإن التطبيقات المحتملة تكون تخطيطية.
ملاحظة أساسية
يعتمد التوصيل في المواد القوية على عدد الإلكترونات في الذرة والفجوة بين نطاقي التكافؤ والتوصيل. العوازل تشبه المواد شبه الموصلة في عدد الإلكترونات وتوزيعها، ولكن ليس في مقدار الفجوة بينها.