فهم الموصلات الكهربائية والحرارية والصوتية

في العلم ، أ موصل هو المواد التي تسمح بتدفق الطاقة. المواد التي تسمح بتدفق الجسيمات المشحونة هي موصل كهربائي. المواد التي تمكن من نقل الطاقة الحرارية هي موصل حراري أو موصل حراري. على الرغم من أن الموصلية الكهربائية والتوصيل الحراري هما الأكثر شيوعًا ، فقد يتم نقل أنواع أخرى من الطاقة. على سبيل المثال ، المواد التي تسمح بمرور الصوت هي موصل صوتي (صوتي) يتعلق بتدفق السوائل في الهندسة).

بينما ينقل الموصل الطاقة ، يبطئ عازل أو يتوقف مروره. يمكن أن تكون بعض المواد موصل وعازل في نفس الوقت لأشكال مختلفة من الطاقة. على سبيل المثال ، أكثر الماس إجراء الحرارة جيد بشكل استثنائي ، ومع ذلك فهي العوازل الكهربائية. المعادن إجراء الحرارة والكهرباء والصوت.

تقوم الموصلات الكهربائية بنقل الشحنة الكهربائية في اتجاه واحد أو أكثر. ومع ذلك ، يمكن أن ينتقل أي جسيم مشحون ، نظرًا لأن الإلكترونات تحيط الذرات ، في حين أن البروتونات عادةً ما تكون داخل النواة ، من الشائع أن تتحرك الإلكترونات أكثر من البروتونات. إما إيجابية أو سلبية مشحونة أيونات كما يمكن نقل التهمة ، كما هو الحال في مياه البحر. قد تتحرك الجزيئات دون الذرية المشحونة أيضًا عبر مواد معينة.

يعتمد مدى جودة مادة معينة على تدفق الشحنة ، ليس فقط على تركيبتها ولكن أيضًا على أبعادها. السلك النحاسي السميك موصل أفضل من سلك رفيع ؛ سلك قصير يؤدي أفضل من سلك طويل. وتسمى معارضة تدفق الشحنة المقاومة الكهربائية. معظم المعادن هي الموصلات الكهربائية.

بعض الأمثلة على الموصلات الكهربائية الممتازة هي:

• فضة
• ذهب
• النحاس
• مياه البحر
• صلب
• الجرافيت

من أمثلة العوازل الكهربائية:

• زجاج
• معظم البلاستيك
• ماء نقي

معظم المعادن هي أيضا الموصلات الحرارية ممتازة. الموصلية الحرارية هي نقل الحرارة. يحدث هذا عندما تكتسب الجزيئات دون الذرية أو الذرات أو الجزيئات الطاقة الحركية وتتصادم مع بعضها البعض.

يتحرك التوصيل الحراري دائمًا في اتجاه الحرارة من الأعلى إلى الأدنى (حار إلى بارد) ويعتمد ليس فقط على طبيعة المادة ولكن أيضًا على اختلاف درجة الحرارة بينها. على الرغم من أن الموصلية الحرارية تحدث في جميع حالات المادة ، إلا أنها في أعظم المواد الصلبة لأن الجزيئات يتم تعبئتها معًا بشكل أكبر من السوائل أو الغازات.

من الأمثلة على الموصلات الحرارية الجيدة ما يلي:

• صلب
• الزئبق
• الخرسانة
• الغرانيت

أمثلة على العوازل الحرارية تشمل:

• صوف
• الحرير
• معظم البلاستيك
• عازلة
• الريش
• الهواء
• ماء

يعتمد نقل الصوت عبر المواد على كثافة الأمر لأن الموجات الصوتية تتطلب وسيلة للتنقل. لذلك ، المواد ذات الكثافة العالية هي موصلات صوت أفضل من المواد ذات الكثافة المنخفضة. لا يمكن للفراغ نقل الصوت على الإطلاق.

من أمثلة الموصلات الصوتية الجيدة:

• قيادة
• صلب
• الخرسانة

من الأمثلة على الموصلات الصوتية السيئة:

• الريش
• الهواء
• ورق مقوى