ترتيب المعادن حسب توصيلها للكهرباء

ترتيب المعادن حسب موصليتها الكهربائية

يمكن تعريف الموصلية الكهربائية (بالإنجليزية: Conductivity) بأنها مقياس لمدى سهولة مرور الشحنات الكهربائية عبر المادة؛ فالمادة الموصلة هي مادة تعطي مقاومة قليلة جدًا لتدفق التيار الكهربائي، ويتم تصنيف المواد عادة إلى ثلاث مجموعاتٍ رئيسةً من حيث التوصيل الكهربائي وهي: موادٌ موصلةٌ، وموادٌ عازلةٌ، وموادٌ تسمى أشباه الموصلات، وهنا يمكننا القول إن المعادن هي أشد المواد موصليةً والعوازل مثل الخشب والبلاستك وغيرها تعتبر هي الأقل موصلية، وبشكل عام يمكن القول إنّ الموصلية الكهربائية توفر لنا معلومات عن سماحية المادة لمرور الكهرباء عبرها.^[١]

يمكن التعبير عن الموصلية رياضياً بأنها النسبة بين كثافة التيار الكهربائي إلى شدة المجال الكهربائي، ويعبر عنها بالشكل الرياضي الآتي: ^[٢]

•  ، علماً بأنّ:
• σ : الموصلية الكهربائية.
• J : كثافة التيار الكهربائي.
• E: شدة المجال الكهربائي.

يعتبر الإلكترون هو المسؤول عن نقل الكهرباء ضمن المادة، فإذا كانت المادة تمتلك عدداً كبيراً من الإلكترونات الحرة، فهذا سيجعلها قادرةً على نقل الكهرباء بكفاءةٍ عالية، والمعادن بطبيعتها تمتلك عدداً أكبر من الإلكترونات الحرة؛ مما يجعلها تمتلك موصليةً كهربائيةً عالية؛ فمثلاً تمتلك الفضة أكبر كميةً من الإلكترونات الحرة مقارنة بغيرها من المعادن؛ مما يجعلها أفضل معدنٍ لتّوصيل الكهرباء، يليها النحاس، ثم الذهب.^[٢]

كلما زادت النسبة بين الموصلية للفضة والمعدن الآخر كان المعدن موصلاً أفضل للكهرباء، وهذا ما هو مبينٌ في الجدول الآتي الذي يوضح ترتيب المعادن حسب موصليتها الكهربائية مقارنة بالفضة الذي يعتبر أفضل المعادن من حيث الموصلية الكهربائية:^[٢]

نبذة عن أفضل المعادن في توصيل الكهرباء

وهنا يجب ذكر بعض المعادن واستخدامها في حياتنا، ومن أهم هذه المعادن هو النحاس الذي نستخدمه في التوصيلات البسيطة والألمنيوم الذي يستخدم في أسلاك الضغط العالي والكهرباء ذات القدرة المرتفعة:

النحاس

تعتبر الفضة أكثر المعادن موصلية يليها النحاس، الذي يتم استخدامه في مجموعةٍ واسعةٍ من التطبيقات مقارنةً بالفضة، ويجدر بالذكر هنا أن الاستخدام الأكثر شيوعًا للنحاس هو في الأسلاك الكهربائية الاعتيادية التي توجد في المنازل والمستخدمة في التوصيل الكهربائي، وفي الوقت الحالي أصبح النحاس أيضًا أكثر المعادن شيوعًا في لوحات الدوائر الكهربائية والمغناطيسات الكهربائية؛ إذ تم استبداله بالألمنيوم بسبب موصليته الأفضل.^[٣]

الألمنيوم

يتميز الألمنيوم بأنه أكثر المعادن وفرةً في القشرة الأرضية، وما يميزه أيضاً أنه يمتلك تكلفةً مماثلةً للنّحاس، ويمتاز عنه بأنه أكثر خفةً منه، ومن عيوب الألمنيوم أنه يتمدد عند تعرضه للحرارة؛ مما يتطلب تطوير تركيبات كهربائية مختلفة قبل استخدامه بأمان في الأسلاك المنزلية كموصل، ويعتبر الألمنيوم أكثر شيوعاً في المنازل الحديثة داخل الأسلاك الداخلية، كما يتم استخدامه مع الأسلاك النحاسية أيضاً.^[٣]