ما هي المعادن التي تجعل الموصلات جيدة للكهرباء؟

تمتلك الموصلات الكهربائية جسيمات متحركة مشحونة كهربائيًا ، يشار إليها باسم "الإلكترونات" في المعادن. عندما يتم تطبيق شحنة كهربائية على معدن في نقاط معينة ، فإن الإلكترونات سوف تتحرك وتسمح للكهرباء بالمرور. المواد ذات الحركة العالية للإلكترون هي موصلات جيدة والمواد منخفضة الحركة الإلكترونية ليست موصلات جيدة ، وبدلاً من ذلك يشار إليها باسم "العوازل".

TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)

النحاس والفضة والألمنيوم والذهب والصلب والنحاس هي موصلات شائعة للكهرباء. في حين أن كلا من الفضة والذهب فعالان ، إلا أنهما مكلفان للغاية للاستخدام الشائع. الخصائص الفردية تجعل كل منها مثاليًا لأغراض محددة.

الفضة هي أفضل موصل للكهرباء لأنها تحتوي على عدد أكبر من الذرات المتحركة (الإلكترونات الحرة). لكي تكون المادة موصلة جيدة ، يجب أن تكون الكهرباء التي تمر عبرها قادرة على تحريك الإلكترونات ؛ كلما زادت الإلكترونات الحرة في المعدن ، زادت موصليةه. ومع ذلك ، فإن الفضة أغلى من المواد الأخرى ولا تستخدم عادة إلا إذا كانت مطلوبة لمعدات متخصصة مثل الأقمار الصناعية أو لوحات الدوائر. النحاس أقل موصلة من الفضة ولكنه أرخص ويشيع استخدامه كموصل فعال في الأجهزة المنزلية. معظم الأسلاك مطلية بالنحاس وعادة ما يتم تغليف قلب المغناطيس الكهربائي بأسلاك نحاسية. من السهل أيضًا لحام النحاس ولفه في أسلاك ، لذلك غالبًا ما يستخدم عند الحاجة إلى كمية كبيرة من المواد الموصلة.

الألومنيوم ، عند مقارنته بوزن الوحدة ، هو في الواقع أكثر موصلة من النحاس وتكلفة أقل. تُستخدم مادة الألمنيوم في المنتجات المنزلية أو في الأسلاك ولكنها ليست خيارًا شائعًا نظرًا لوجود العديد من العيوب الهيكلية فيها. على سبيل المثال ، يميل الألمنيوم إلى تكوين سطح أكسيد مقاوم كهربائيًا في التوصيلات الكهربائية ، مما قد يتسبب في ارتفاع درجة حرارة الاتصال. يستخدم الألمنيوم بدلاً من ذلك في خطوط النقل عالية الجهد (مثل كابلات الهاتف العلوية) والتي يمكن تغليفها بالفولاذ لتوفير حماية إضافية.

الذهب موصل جيد للكهرباء ولا يبهت مثل المعادن الأخرى عند تعرضه للهواء - على سبيل المثال ، قد يتأكسد (يتآكل) الفولاذ أو النحاس عندما يتفاعل مع الأكسجين لفترة طويلة. الذهب باهظ الثمن بشكل خاص ويستخدم فقط لمواد معينة ، مثل مكونات لوحة الدوائر أو الموصلات الكهربائية الصغيرة. قد تتلقى بعض المواد طلاءًا ذهبيًا كموصل كهربائي ، أو تستخدم كمية صغيرة من الذهب يتم بعد ذلك طلاءها في مادة أخرى لتقليل تكاليف التصنيع.

الصلب هو سبيكة من الحديد ، وهو أيضًا موصل ، وهو معدن غير مرن يكون شديد التآكل عند تعرضه للهواء. من الصعب صبها ولا تستخدم في المنتجات أو الآلات الصغيرة ؛ بدلاً من ذلك ، يتم استخدام الفولاذ لتغليف الموصلات الأخرى أو للهيكل الكبير. النحاس ، وهو أيضًا سبيكة ، معدن قابل للشد مما يجعل من السهل ثنيه وتشكيله إلى أجزاء مختلفة للآلات الأصغر. إنه أقل تآكلًا من الفولاذ ، وأكثر موصلة قليلاً ، وأرخص للشراء ولا يزال يحتفظ بقيمته بعد الاستخدام ، في حين أن سبائك الفولاذ تكون ذات قيمة فقط عند الشراء لأول مرة