أفضل 10 موصلات معدنية للكهرباء

مقدمة

تعتمد جميع الأجهزة والآلات في حياتنا اليومية على المعادن لتوصيل الكهرباء بطريقة فعالة. فالمعادن هي العمود الفقري للأسلاك والدوائر الكهربائية وغيرها من التقنيات. دعونا نناقش القائمة عنصرًا تلو الآخر.

الفضة (Ag) - 63 MS/m / 1.59 ميكرومتر مكعب

الفضة هي أفضل الموصلات العامة. الفضة موصلة للغاية ومناسبة لتطبيقات الموصلات عالية الجودة والدقة. تُستخدم الفضة حيث يكون الحد الأدنى من فقدان الطاقة أمرًا بالغ الأهمية، على الرغم من أنها مكلفة. تحسن الفضة الأداء في تطبيقات مثل موصلات الترددات اللاسلكية وبعض الدوائر الصناعية.

النحاس (النحاس) - 59 MS/m / 1.68 ميكرومتر مكعب

النحاس موصل جيد تقريباً مثل الفضة. وأهم ما يميزه أنه رخيص الثمن ووفير. وتوجد الأسلاك النحاسية في كل نظام كهربائي تقريباً. وهذا المعدن هو الخيار المفضل للأسلاك المنزلية وخطوط توزيع الطاقة ولوحات الدوائر المطبوعة. وهو يوفر كفاءة مع عمر طويل.

الذهب (Au) - 45 مللي أمبير/متر / 2.44 ميكرومتر

الذهب ليس أفضل المعادن الموصلة للطاقة عند مقارنته بالنحاس أو الفضة، ولكنه يتمتع بمقاومة التآكل. وهذه الخاصية تجعل الذهب يستخدم على نطاق واسع في المكونات الإلكترونية التي يجب أن توفر أداءً موثوقاً على مدى عقود. يظهر طلاء الذهب بانتظام في الملامسات والموصلات والدوائر عالية الموثوقية. وتعتمد الصناعة عليه لأنه مستقر في البيئات غير الصديقة.

الألومنيوم (الألومنيوم) - 37 مللي أمبير/متر / 2.82 ميكرومتر

الألومنيوم أقل ثقلاً من النحاس ويمتلك توصيلًا مرضيًا لكل وحدة وزن. بالنسبة لعمليات النقل ذات الجهد العالي، يُستخدم الألومنيوم أيضًا بسبب انخفاض وزنه وسعره. وغالبًا ما تستخدم خطوط النقل العلوية وقضبان التوصيل الألومنيوم حيث يقلل الوزن المنخفض من التحميل على أعضاء الدعم دون أي تدهور في المقاومة.

الكالسيوم (Ca) - 29 MS/m / 3.91 ميكرومتر مكعب

على الرغم من أن الكالسيوم ليس معروفًا مثل المعادن المذكورة أعلاه لاستخدامه في توصيل الكهرباء، إلا أنه يتمتع بموصلية متوسطة. والأكثر تفاعلية أن الكالسيوم له استخدامات في تطبيقات سبائك محددة. فيخلط الباحثون والمهندسون أحيانًا الكالسيوم مع معادن أخرى لتكييف التوصيل والمتانة. ويوضح تطبيقه في المواد المتقدمة فقط أنه حتى المعادن الأقل شهرة تلعب دورًا في التكنولوجيا الحالية.

التنجستن (W) - 18 MS/m / 5.65 ميكرومتر مكعب

يشتهر التنجستن بقوته وقدرته على الحفاظ على درجة انصهار عالية. وقد لا يكون موصلًا مثل الفضة أو النحاس أو الألومنيوم، ولكنه يُستخدم في المواقف التي يجب أن يتحمل فيها درجات الحرارة العالية. ويوجد في العديد من خيوط المصابيح الكهربائية وبعض التطبيقات ذات درجات الحرارة العالية. مقاومة التنجستن للحرارة تجعله مناسبًا لهذه التطبيقات.

الزنك (Zn) - 17 MS/m / 5.90 ميكرومتر مكعب

يمتلك الزنك درجة كبيرة من التوصيل الكهربائي. ويستخدم في الغالب في الجلفنة لمنع الصدأ. ويستخدم الزنك أحياناً في البطاريات وكعنصر إشابة في مجال التطبيقات الكهربائية. يعمل الزنك على تصلب المعادن الأخرى ويوفر مقاومة للتآكل في التلامسات الكهربائية.

النيكل (ني) - 14 MS/m / 6.90 ميكرومتر مكعب

النيكل موصل مفيد آخر. على الرغم من انخفاض الموصلية، يوفر النيكل مقاومة للتآكل والصلابة. ويوجد النيكل في العديد من السبائك وغالباً ما يستخدم لإطالة عمر المكونات المعدنية في الآلات والأجزاء الكهربائية التي تستخدم باستمرار. كما أن خصائصه المغناطيسية تجعله مفيدًا في بعض التطبيقات الصناعية.

الليثيوم (Li) - 11 MS/m / 9.30 ميكرومتر مكعب

يشتهر الليثيوم أيضًا باستخدامه في البطاريات القابلة لإعادة الشحن، حيث يعمل على تشغيل غالبية الأجهزة اليوم. موصلية الليثيوم الكهربائية متواضعة ولكن خفة وزنه وخصائصه الكيميائية الفريدة تجعله مفيداً لتخزين الطاقة. يوفر الليثيوم الأداء بالإضافة إلى توفير الوزن، وبالتالي فهو مهم للأجهزة المحمولة والسيارات الكهربائية وتخزين الطاقة في الشبكة.

الحديد (Fe) - 10 MS/m / 10.0 ميكرومتر مكعب

يحتل الحديد المركز العاشر في قائمة أفضل الموصلات المعدنية. فهو وفير وقوي. وعلى الرغم من أن موصلية الحديد هي الأقل بين هذه العشرة الأوائل، إلا أن قابلية الحديد للتشغيل وقوته تضمن له أن يجد طريقه في تطبيقات مختلفة. ويشكل الحديد، وهو سبيكة حديد، جوهر الهياكل والآلات الحديثة، وبالتالي فهو مادة حيوية في معظم المكونات الهيكلية والكهربائية.

الخلاصة

تشكل المعادن والسبائك العمود الفقري للأنظمة الكهربائية الحديثة. ولكل موصل في هذه القائمة سمات مميزة تناسب استخدامات معينة. فالفضة هي الأفضل في التوصيل لكنها مكلفة. يوفر النحاس والألومنيوم التوازن الأمثل بين السعر والجودة. أما الذهب والتنجستن والليثيوم فهي معادن تستخدم لأغراض متخصصة حيث تكون خصائص كل منها ضرورية. هذه الخصائص يمكن أن يوازنها مهندس متمرس بالمواصفات المناسبة لتحقيق الأداء الأمثل في المعدات والبنية التحتية.

الأسئلة المتداولة

س: لماذا يتم تحديد قدرة المعدن على توصيل الكهرباء؟

س: تحدد حركية الإلكترونات والبنية الذرية للمعدن القدرة على التوصيل الكهربائي للمعدن.

س: و: لماذا يُستخدم النحاس أكثر من الفضة في توصيل الأسلاك؟

س: النحاس متوفر بكثرة، وأقل تكلفة، ويتميز بتوصيل أفضل للكهرباء؛ ومن ثَمَّ فهو خيار قابل للتطبيق.

س: هل الألومنيوم مناسب لخطوط نقل الجهد العالي؟

س: نعم، الألومنيوم خفيف الوزن ويستخدم في خطوط نقل الجهد العالي منذ عقود.