أيهما سيكون أفضل عازل: الماس أم الذهب أم الرصاص أم الخرسانة؟

الماس والذهب والرصاص والخرسانة لها خصائص كهربائية مختلفة للغاية ، بما في ذلك قدرتها على توصيل الكهرباء. اثنان من هذه المواد من الموصلات الكهربائية واثنان من العوازل. الذهب والرصاص ، كونهما معادن ، يتسببان في ضعف العوازل. الماس والخرسانة غير فلزية ولهما خصائص عزل جيدة ، لكن الماس سيصنع عازلًا أفضل ، بسبب مقاومته القوية.

يتكون السلك الكهربائي القياسي من موصل معدني محاط بغلاف بلاستيكي عازل ؛ الموصل يحمل تيارًا كهربائيًا حيث يحتاج إلى الذهاب ، ويمنع العازل بأمان الكهرباء من التجوال إلى الأسلاك أو المواد الموصلة الأخرى. تحمل الموصلات تيارًا كهربائيًا بمقاومة منخفضة جدًا. من ناحية أخرى ، تقاوم العوازل التيار بقوة ، مما يمنع تدفق الكهرباء بشكل فعال. يعتمد التوصيل على الإلكترونات التي تدور حول ذرات المادة. في الموصلات الجيدة ، تتحرك الإلكترونات بحرية ، مما يسهل تدفق التيار. في العازل ، تكون الإلكترونات مقيدة بشكل أكبر ، لذلك يتحرك التيار الكهربائي بشكل سيئ.

كلما كان العازل أفضل ، زادت المقاومة. يقيس العلماء المواد العازلة من حيث المقاومة - المقاومة بالأوم مضروبة في المسافة التي يجب أن تقطعها - ويستخدمون وحدات مثل أوم مضروبة في الأمتار. على سبيل المثال ، مقاومة الزجاج ، العازل ، تزيد عن 1 مليار أوم متر ، بينما الألمنيوم ، الموصل ، يقيس 26 جزء من المليار من أوم متر.

يعد الماس أحد أصعب المواد المعروفة ، كما أنه عازل كهربائي ممتاز. في الماس ، يتم تثبيت ذرات الكربون - وهو مادة غير معدنية - بإحكام في تكوين بلوري ثلاثي الأبعاد. تبلغ مقاومته حوالي 100 كوادريليون أوم متر ، أو 1 متبوعًا بـ 16 صفرًا.

الخرسانة عبارة عن خليط من المعادن ، بما في ذلك الرمل والحصى والحصى. يربط الأسمنت البورتلاندي الخليط معًا لتشكيل مادة صلبة صلبة. تعتمد المقاومة على التركيبة الدقيقة وتتراوح من 50 إلى 1000 أوم متر. على الرغم من أن الخرسانة توصل الكهرباء بشكل سيئ مقارنة بالمعادن ، إلا أنها موصل أفضل من الزجاج والمواد الأخرى. يساهم مزيج الخرسانة ذات المقاومة المنخفضة في التآكل في الهياكل الفولاذية المدمجة أو الملحقة بها.

على الرغم من أن مركبات الرصاص يمكن أن تكون عوازل جيدة ، فإن الرصاص النقي هو معدن يقوم بتوصيل الكهرباء ، مما يجعله عازلًا رديئًا. تبلغ مقاومة الرصاص 22 جزءًا من المليار من أوم متر. إنه يرى استخدامه في الملامسات الكهربائية لأنه ، لكونه معدنًا ناعمًا نسبيًا ، فإنه يتشوه بسهولة عند إحكام ربطه ويقوم بعمل اتصال قوي. على سبيل المثال ، عادة ما تكون موصلات بطاريات السيارات مصنوعة من الرصاص. يسحب محرك بدء تشغيل السيارة أكثر من 100 أمبير من التيار لفترة وجيزة ، مما يتطلب اتصالًا قويًا بالبطارية.

الذهب عازل رديء وموصل جيد ، حيث تبلغ مقاومته 22.4 من المليار من أوم متر. كما هو الحال مع الرصاص ، يستخدم الذهب على نطاق واسع لعمل اتصالات إلكترونية. على عكس العديد من المعادن الأخرى ، فهو مستقر كيميائيًا للغاية ويقاوم التآكل الذي يحط من أنواع أخرى من الموصلات الكهربائية.