تعريف الموصلية

يمكن تعريف الموصلية (بالإنجليزية: Conductivity) بأنها مقياس لسهولة مرور الشحنة الكهربائية أو الحرارة عبر مادة ما، أو مدة جودة التوصيل لمادة ما، وهي تختلف من مادة لمادة أخرى، وتعتبر مفهوماً مضاداً للمقاومية الكهربائية (بالإنجليزية: Resistivity) التي تقيس مدى معارضة أو مقاومة مادة ما لتدفق التيار الكهربائي، فكلما كانت المقاومة أقل كانت المادة تسمح بتدفق الشحنة الكهربية بسهولة أكبر، ويُرمز للمقاومية عادة بالحرف اليوناني "رو" (ρ)، أما الموصلية فيُرمز لها بالرمز اليوناني "سيجما" (σ)، أما العلاقة الرياضية التي تربط بينهما فهي الموصلية = 1/ المقاومية.[١][٢]


تعتبر الموصلات (بالإنجليزية: Conductor) عبارة عن مواد تعطي مقاومة قليلة جدًا لتدفق التيار الكهربائي أو الطاقة الحرارية، إذ يتم عادة تصنيف المواد إلى الموصلات؛ المعادن وهي الأكثر توصيلاً، وأشباه موصلات (بالإنجليزية: Semiconductors) التي تتراوح في موصليتها بين الموصلات والعوازل، والعوازل (بالإنجليزية: Insulators)؛ كالماء النقي، والزجاج، والهواء، وهي الأقل توصيلاً.[١]


الفرق بين الموصلية الكهربائية والموصلية الحرارية

تتعلق الموصلية الكهربائية (بالإنجليزية: Electrical conductivity) بكيفية سماح المادة للكهرباء بالمرور عبرها، أما الموصلية الحرارية (بالإنجليزية: Thermal conductivity) فتتعلق بسهولة تحرك الطاقة الحرارية عبر مادة ما؛ إذ تسمح بعض المواد كالمعادن للحرارة بالمرور عبرها بسرعة كبيرة، وبشكل عام ترتبط الموصلية الكهربائية والموصلية الحرارية ارتباطًا وثيقًا ببعضهما البعض؛ فالمواد ذات التوصيل الجيد للكهرباء هي عادة أيضًا موصلات حرارية جيدة.[١]


أمثلة على الموصلية لبعض المواد

تعتبر الفضة أكثر المعادن والمواد بشكل عام من ناحية الموصلية الكهربائية، لذلك فهي تُستخدم بشكل شائع في الدوائر الكهربائية، وفي البطاريات،[١] واكن تكلفتها الباهظة وندرتها تعيق استخدامها في كثير من الأحيان، أما أقل المواد من ناحية الموصلية فهي البوليمرات، وفيما يلي جدول يبين قيم الموصلية لبعض المواد علماً أن وحدة قياس الموصلية هي سيمينز لكل متر:[١][٢][٣]


المادة
الموصلية عند درجة حرارة 20 سيلسيوس
الفضة
6.3×10^7
النحاس
2.96×10^7
الذهب
4.1×10^7
الألمنيوم
3.5×10^7
النيكل
1.43×10^7
1×10^7
الخشب
10^-4 إلى 10^-3
السيليكون
1.56×10^-3
الزجاج
10^-11 إلى 10^-15
الكبريت
10^-16
المطاط الصلب
10^-14


العوامل التي تؤثر على الموصلية

يمكن حساب الموصلية للمواد منتظمة مساحة المقطع العرضي عن طريق استخدام القانون الآتي:[٤]


  • الموصلية = (المقاومة الكهربائي للمادة×مساحة المقطع العرضي)/ طول المادة


وبشكل عام تعتمد قيم الموصلية للمادة على عدة عوامل هي:[١]

  • مساحة المقطع العرضي: يسمح المقطع العرضي للمادة إذا كان كبيراً بمرور المزيد من التيار خلالها، كما أن المقطع العرضي الصغير يقيد تدفق التيار.
  • طول الموصل: يتدفق التيار عبر الموصل القصير بمعدل أعلى مقارنة بالموصل الطويل.
  • درجة الحرارة: تؤدي زيادة درجة الحرارة إلى زيادة اهتزاز أو حركة الجزيئات وبالتالي تقليل الموصلية؛لأن الجزيئات بذلك تعترض طريق تدفق التيار، أما عند درجات حرارة المنخفضة للغاية فتكون بعض المواد موصلات فائقة (بالإنجليزية: Superconductors).

المراجع

  1. ^ أ ب ت ث ج ح "Conductivity ", www.lehigh.edu, Retrieved 29-6-2021. Edited.
  2. ^ أ ب Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (27-6-2019), "Table of Electrical Resistivity and Conductivity", www.thoughtco.com, Retrieved 29-6-2021. Edited.
  3. ↑ "What is Electrical Conductivity?", matmatch.com, Retrieved 30-6-2021. Edited.
  4. ↑ Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (29-1-2020), "Electrical Conductivity Definition", www.thoughtco.com, Retrieved 30-6-2021. Edited.