ما هي المواد الموصلة للكهرباء؟

تعريف الموصلات

يمكن تعريف الموصلات (بالإنجليزية: Conductors) بأنها المواد التي تسمح للكهرباء بالتدفق بسهولة من خلالها، خلافاً للمواد العازلة أو العوازل (بالإنجليزية: Insulator) التي تعيق تدفق التيار عبرها، وذلك لأن الموصلات تسمح للإلكترونات بالتدفق والانتقال بسهولة داخلها من ذرة إلى ذرة،^[١] فجميع الموصلات تحتوي على شحنات كهربائية (إلكترونات) تتحرك عند تطبيق فرق الجهد الكهربائي الذي يُقاس بالفولت عبر نقاط منفصلة عليها، ليُعرف هذا التدفق من الشحنة باسم التيار الكهربائي (بالإنجليزية: Current) الذي يُقاس بالأمبير، ويتناسب طردياً مع الجهد الكهربائي وفق قانون أوم.^[٢]

أمثلة على الموصلات

من الأمثلة على الموصلات ما يلي:^[١]

• المعادن ومنها الفضة وهي أفضل موصل للكهرباء، لكنها مكلفة لذلك فهي لا تستخدم في الصناعات ونقل الكهرباء، إضافة إلى النحاس، والنحاس الأصفر، والحديد الصلب، والذهب، والألمنيوم التي تعتبر جميعها من الموصلات الجيدة للكهرباء، وتُستخدم في الدوائر والأنظمة الكهربائية على شكل أسلاك.
• الزئبق وهو موصل سائل يتم استخدامه في العديد من الأدوات.
• المحاليل المائية للأملاح؛ أي المركبات الأيونية الذائبة في الماء، والجرافيت.^[٣]

يجدر بالذكر هنا أن كلاً من المعادن، والأرض، والحيوانات، وأجسام البشر تعتبر من الموصلات؛ فجسم الإنسان يعتبر موصلاً جيداً، لأنه يوفّر مساراً خالياً من المقاومة لتدفق التيار من السلك إلى الجسم،^[١] كما أن المواد الجيدة في التوصيل الكهربائي تكون غالباً جيدة التوصيل الحراري؛ إذ يُسبب بحر الإلكترونات فيها في جعلها موصلات كهربائية وحرارية جيدة، وفي المقابل فإن بعض المواد غير المعدنية تعتبر موصلات كهربائية عملية، دون أن تعتبر موصلات حرارية جيدة.^[٢]

لا تعتبر الغازات موصلات جيدة للكهرباء؛ لأن ذراتها بعيدة جداً عن بعضها، وبالتالي فهي غير قادرة على توصيل الإلكترونات.^[١]

العوامل التي تؤثر على موصلية المواد

من أبرز العوامل التي تؤثر على موصلية المواد بشكل مباشر ما يلي:^[٤]

• شكل وحجم المادة؛ إذ إن القطعة السميكة من المادة توصل الكهرباء بشكل أفضل من قطعة رقيقة من نفس المادة، كما أن القطعة الأقصر توصل الكهرباء بشكل أفضل من القطعة الأطول؛ لأن لديها مقاومة أقل، إذ يمكن تشبيه ذلك بدفع الماء عبر أنبوب قصير الذي يكون أكثر سهولة من دفعه عبر أنبوب طويل.
• درجة الحرارة؛ إذ يؤدي ارتفاع درجات الحرارة إلى اكتساب الذرات وإلكتروناتها للطاقة، ويجدر بالذكر هنا أن بعض العوازل مثل الزجاج تكون رديئة التوصيل عندما تكون باردة، ولكنها تصبح جيدة التوصيل عندما تسخن خلافاً للمعادن التي توصل الكهرباء بشكل أفضل عندما تكون باردة، وتُصبح أقل كفاءة عندما تسخن، كما أن هناك بعض الموصلات الجيدة التي تتحول إلى موصلات فائقة (بالإنجليزية: Superconductors) عند درجات الحرارة المنخفضة للغاية.