חומרים מוליכים

היום אנחנו הולכים לדבר על חומרים מוליכים ומאפייניהם. אלה אותם חומרים בעלי עמידות מועטה למחזור הזרם החשמלי בשל המאפיינים הספציפיים איתם הם נוצרים. יש להם מבנה אטומי שהופך אותם למוליכים חשמליים טובים מכיוון שהוא מקל על תנועת האלקטרונים דרכם. אלמנט מסוג זה מעדיף העברת חשמל והבן אדם התקדם מאוד בזכות חומרים אלה.

לכן אנו הולכים להקדיש מאמר זה כדי לספר לכם את כל מה שאתם צריכים לדעת על חומרים מוליכים ומאפייניהם.

תכונות עיקריות

ניתן להציג חומרים מוליכים אלה בצורות שונות בהתאם לתנאים הספציפיים בהם נוצר. לדוגמה, אנו מוצאים מוטות מתכת שלא יוצרו כחלק ממעגלים חשמליים. למרות שלא היו חלק ממכלול חשמלי, לחומרים רבים יש תכונות הולכה חשמלית. סוגים אלה של חומרים מוליכים חשמלית עלולים לגרום למסכנות מסוימות ולכמה תאונות בבית.

ישנם גם חומרים מוליכים חשמליים חד קוטביים או רב קוטביים. הם משמשים רשמית כאלמנטים לתיקון של מעגלים חשמליים. משתמשים בחומרים אלה הן בתחום התעשייתי והן בשטח או במגורים. זה נוצר בדרך כלל על ידי חוטי נחושת וסוגים אחרים של חומרים מתכתיים. זה מה שאחראי על העברת חשמל. כדי להגן על עצמו מפני סכנות אפשריות, הוא מכוסה בחומר בידוד. בנוסף, בהתאם לתצורת המעגל החשמלי, ניתן להבדיל בין מוליכרים שונים יש יישום תעשייתי או להפצת חשמל. המגורים בדרך כלל עדינים יותר ואלה המשמשים להפצת חשמל עבים יותר. זה תלוי גם בכמות החשמל שהם חייבים להוביל.

חומרים מוליכים

אנו הולכים לציין אחד אחד מהם הרכבים ומאפיינים של חומרים מוליכים. חומרים מוליכים מאופיינים בעיקר בכך שאינם מציעים עמידות במעבר זרם חשמלי דרכם. מעבר חשמל זה אפשרי הודות לתכונות החשמליות והפיזיות. המאפיינים היוצרים את החומרים המוליכים הם אלה המבטיחים את זרימת החשמל. בנוסף, היא מושגת ללא עיוות או הרס של החומר המדובר. בואו נראה מהם המאפיינים שמאפשרים הולכת חשמל:

מוליכות טובה

כדי שחומר יהיה מוליך טוב עליו להיות בעל מוליכות חשמלית טובה. בשנת 1913 נקבע כי נחושת שימשה כיחידת ייחוס למוליכות חשמלית. נחושת במצבה הטהור היא המשמשת כנקודת התייחסות למדידה והשוואה של מוליכות חומרים אחרים.

באופן זה, ההתייחסות תאומץ על ידי המוליכות חוט נחושת באורך מטר וגרם מסה בטמפרטורה של 20 מעלות. הערך שווה ל- 5,80 x 107 Sm-1. ערך זה ידוע כ- 100% מוליכות חשמלית IACS, והוא אמת המידה למדידת מוליכות של חומרים מוליכים. מערכים אלה, חומר מוליך נחשב ככזה אם יש לו יותר מ- 40% IACS. חומרים בעלי מוליכות הגדולה מ- 100% IACS נחשבים לחומרים בעלי מוליכות גבוהה.

מבנה אטומי

כדי שחומרים ייחשבו כמוליכים, עליהם להיות בעלי מבנה אטומי שמאפשר מעבר חשמל. באטומים מעט אלקטרונים בקליפת הערכיות שלהם. אנו יודעים שבאטומים יש אלקטרונים המנותקים מהגרעין. המשמעות היא שלא נדרשת כמות גדולה של אנרגיה כדי שאלקטרונים יעברו מאטום אחד למשנהו. אם נדרשת כמות גדולה של אנרגיה, זה לא יכול להיחשב כחומר מוליך.

גרעינים מאוחדים

המבנה המולקולרי של חומרים מוליכים חייב להיווצר על ידי רשת גרעינים המקושרים זה לזה. איחוד זה נותר כמעט חסר תנועה בשל הלכידות ביניהם. הודות למצבם של הגרעינים המאוחדים, המצב מוכן כך שהאלקטרונים יוכלו לנוע בחופשיות ולהגיב לקרבת שדה חשמלי.

מאפיינים פיזיים של חומרים מוליכים

בואו נראה מהם המאפיינים הפיזיים של חומרים מוליכים:

• חָשִׁיל: מדובר בחומרים בעלי מידת יכולת גמישות גבוהה. משמעות הדבר היא שהם מסוגלים להיווצר מבלי להישבר. יש לכופף ולכופף חומרים מוליכים הנפוצים ביישומים ביתיים או תעשייתיים כדי להיות ממוקמים כהלכה. לכן, גמישות היא מאפיין חשוב עבור חומרים אלה.
• עָמִיד בִּפְנֵי: חומרים אלה צריכים להיות בעלי עמידות גבוהה בפני בלאי. עלינו לזכור כי הם יהיו חשופים לתנאים גבוהים של לחץ מכני וטמפרטורות גבוהות. וזה שברבים ממחזורי הזרם החשמלי הם מעלים את הטמפרטורה.
• שכבת בידוד: כאשר משתמשים בהם למגורים או ליישומים תעשייתיים הם צריכים להיות מכוסים בשכבת בידוד כדי למנוע סכנות. השכבה החיצונית ידועה גם בשם ז'קט בידוד והיא נחוצה על מנת למנוע את הזרם החשמלי לבוא איתנו במגע. רבות מהסכנות והתאונות הקיימות עם חומרים מוליכים נובעות מכשל בשכבת בידוד זו.

סוגי חומרים מוליכים

בואו נראה מהם הסוגים העיקריים של חומרים מוליכים הקיימים:

• מוליכים מתכתיים: הם אלה שנוצרו על ידי מתכות מוצקות וסגסוגותיהם בהתאמה. יש להם מוליכות גבוהה העשויה מהאלקטרונים הממוקמים במסלול האחרון של האטומים מבלי להשקיע יותר אנרגיה. משמעות הדבר היא כי אלקטרונים יכולים לעבור מאטום אחד למשנהו עם מעט בזבוז אנרגיה. הסגסוגות הנפוצות ביותר במתקנים חשמליים הן פליז, סגסוגת נחושת ואבץ; פח, סגסוגת ברזל ופח; סגסוגות ניקל נחושת; וסגסוגות ניקל כרום.
• מוליכים אלקטרוליטיים: אלה כמה פתרונות המורכבים מיונים חופשיות.
• מוליכים גזיים: הם אלה שעברו תהליך יינון. הודות לתהליך זה, ניתן להשיג באמצעותם מחזור חשמלי. האוויר יכול להפוך למוליך חשמל, כמו למשל בעת ברקים בעת סערה.

אני מקווה שעם מידע זה תוכלו ללמוד עוד על חומרים מוליכים ומאפייניהם.