لماذا يعد الهواء غير موصل للكهرباء؟
يعتمد التوصيل الكهربائي بشكل أساسي على حركة الأيونات الموجبة والسالبة على حدٍ سواء في المادة؛ فإذا كانت الأيونات حرة الحركة فإن المادة تكون موصلة للكهرباء، أما إذا كانت مقيدة الحركة فإن المادة تكون عازلة، ولهذا فإن معرفة طبيعة المادة يساعد في معرفة مدى موصليتها للكهرباء، فالهواء يعد موصلًا رديئًا للكهرباء، وذلك بسبب طبيعته، فهو يتكون من مزيج من الغازات المحايدة أو الخاملة، والتي لا تميل إلى تكوين الأيونات (الجسيمات المشحونة) أصلًا، وبالتالي فإنه قد لا يحتوي على أيٍّ من الأيونات حرة الحركة التي تعمل على توصيل الكهرباء والحرارة أيضًا.[١]
ولكن الهواء لا يعد عازلًا مثاليًا بسبب تكوينه المعقد؛ فقد يحتوي أحيانًا على بعض الأيونات الحرة مما يساعد على مرور الكهرباء بشكل بسيط من خلاله.[٢]
نظرة عامة حول مفهوم العوازل
تعرف العوازل (بالإنجليزية: Insulator) بأنها المواد التي تمنع أو تؤخر توصيل الحرارة أو التيارات الكهربائية، وعلى الرغم من أن العوازل ينظر إليها كمواد غير موصلة للكهرباء، إلا أنه يفضل وصفها بأنها موصلات ضعيفة، أو سيئة، أو حتى مواد ذات مقاومة عالية لتدفق التيار الكهربائي، ومن الجدير بالذكر بأن المقاومة الكهربائية تعتبر أساس مقارنة المواد العازلة والموصلات المختلفة مع بعضها البعض.[٣]
خصائص المواد العازلة
تمتلك المواد العازلة الكثير من الخصائص، ومنها:[٤]
- المقاومة العالية: تتميز العوازل بامتلاكها لقيم مقاومات قد تصل إلى مليارات الأوم، بعكس الموصلات التي غالبًا ما تبلغ مقاومتها واحد أو اثنين أوم، والأوم هي وحدة قياس المقاومة الكهربائية.
- جهد الانهيار: وهو قيمة الجهد المطبق الذي تتحول عنده المواد العازلة إلى مواد موصلة، وما ينطبق على الكهرباء ينطبق على الحرارة، وعادة ما يكون هذا الجهد ذو فولتية عالية جدًا.
- التركيب الذري للعوازل: ترتبط إلكترونات التكافؤ في المواد العازلة ببعضها البعض بإحكام، مما يؤدي إلى تقييد حركة الإلكترونات وبالتالي تمنع تدفق التيار الكهربائي.
- نفاذية الهواء: وهي مدى إمكانية مرور الهواء عبر المادة من خلال التدفق عبر مساماتها، وهي إحدى أهم خصائص بعض العوازل الحرارية، ومن المتعارف عليه بأن العوازل الجيدة تتمتع بنفاذية هواء عالية، ويعود السبب في ذلك إلى كون الهواء نفسه عازل جيد.
أمثلة على المواد العازلة
هناك العديد من الأمثلة على العوازل أو المواد العازلة، والعوازل الكهربائية الأكثر فعالية هي:[٥]
- الألياف الزجاجية.
- الورق الجاف.
- البورسلين.
- السيراميك.
- الكوارتز.
- الزجاج.
- الماء النقي؛ وهو الماء الخالي من الشوائب والذي يتكون من ذرات الأكسجين والهيدروجين فقط.
- البترول.
- الهواء.
- ألماس.
- الخشب الجاف.
- القطن الجاف.
- البلاستيك.
- الأسفلت.
هل يمكن للكهرباء أن تمر عبر الهواء؟
على الرغم من أن الهواء يعد عازلًا كهربائيًا جيدًا، وعلى الرغم أيضًا من عدم إمكانية تدفق الشحنات من خلاله (أي لا يمكن للكهرباء المرور عبر الهواء)، ومع ذلك، فإنه عند نقطة معينة تتراكم طاقة كافية لإتمام عملية نقل الكهرباء عبر الهواء، ونتيجة هذه العملية هي الشرارة التي تتنقل بين الأسلاك، ومن الجدير بالذكر بأن الهواء يصبح موصلًا للكهرباء عندما يكون ساخنًا.[٦]
المراجع
- ↑ "What makes air a good insulator?", physics.stackexchange, Retrieved 8/10/2021. Edited.
- ↑ "Why does lightning push electricity through air, but common batteries do not?", Science Questions with Surprising Answers, 28/1/2014, Retrieved 27/9/2021.
- ↑ "Insulator", Encyclopedia Britannica, Retrieved 27/9/2021.
- ↑ Jessica Ring (24/4/2017), "The Properties of Insulators", SCIENCING, Retrieved 27/9/2021.
- ↑ Anne Marie Helmenstine (24/11/2019), "10 Examples of Electrical Conductors and Insulators", Thought Co., Retrieved 27/9/2021.
- ↑ "What happens to the charge when a spark jumps between two wires?", UCSB Science Line, Retrieved 17/9/2021.
