ما هي الكهرباء؟
الكهرباء هي نوع من الطاقة تُستخدم لتشغيل الأجهزة الكهربائية في المنازل، مثل أجهزة التلفاز، الحواسيب، ومصادر الإضاءة. تتكون الكهرباء من تدفق إلكترونات صغيرة موجودة ضمن الذرات، حيث تحمل هذه الذرات شحنة كهربائية.
أنواع الكهرباء
يمكن تصنيف الكهرباء إلى عدة أنواع، ومنها:
الكهرباء الساكنة
تتكون الكهرباء الساكنة نتيجة تراكم الشحنات الكهربائية على سطح جاف، والذي يحدث عادةً بفعل احتكاك مادتين معًا. عادةً ما تكون هذه الطاقة ضعيفة، وتظهر بشكل واضح عندما تتفاعل المواد مثل الورق أو القماش.
الكهرباء الجارية
تنقسم الكهرباء الجارية إلى نوعين رئيسيين: الأول هو التيار المستمر الذي يتم توليده بواسطة مولدات معينة باستخدام المحولات. يمثل ملامسة الأقطاب في هذا التيار خطرًا يؤدي إلى حدوث صدمة كهربائية. أما النوع الثاني، فهو توليد الكهرباء عبر كابلات مدفونة في الأرض، بالإضافة إلى استخدام الصواعق الكهربائية لتفريغ الشحنات عبر أجسام معدنية على الأسطح.
المواد الموصلـة والعازلة للكهرباء
فيما يلي أمثلة لبعض المواد الموصلة والعازلة للكهرباء:
- المواد الموصلة: هذه المواد تسهل مرور التيار الكهربائي، ومن أبرز الأمثلة عليها النحاس، الحديد، الفضة، القصدير، الألمنيوم، الذهب، والكربون.
- المواد العازلة: تعمل هذه المواد على منع مرور التيار الكهربائي، ومن بينها البلاستيك، الخشب، الورق، الزجاج، النايلون، والهواء. تستخدم هذه المواد غالبًا كعوازل لحماية من خطر الكهرباء.
- أشباه الموصلات: هي عناصر بمستوى موصلية متوسط، مثل السليكون المستخدم في تصنيع الترانزستورات ومادة الجرمانيوم، التي تحتوي على 32 إلكترون، وتعتبر ذات قدرة توصيل منخفضة. من خصائص هذه المواد حساسيتها لدرجات الحرارة والإضاءة، ومثال آخر هو القصدير.
تطبيقات المواد العازلة للكهرباء
تُستخدم المواد العازلة في تصنيع لوحات الدوائر الكهربائية، وفي طلاء الأسلاك والكابلات. ومن أهم فوائدها:
- تمنع المواد العازلة انتقال الجهد العالي للكهرباء.
- تساعد على تقليل تكاليف الكهرباء.
- تحمي الأفراد من خطر الصدمات الكهربائية.
خصائص المواد العازلة للكهرباء
تتميز المواد العازلة بعدد من الخصائص، منها:
- تحتوي على مقاومة تعادل 1 أوم، مما يمنع توصيل الإلكترونات للجسم.
- يمكن للمواد العازلة تحمل الضغط والتوتر العالي.
- تشكل المقابس المصنوعة من المواد العازلة حاجزًا يمنع تدفق التيار الكهربائي للجسم.
- تتوافر أنواع متنوعة من المواد العازلة، بما في ذلك العوازل المستخدمة في التعليق والعوازل المسمارية.
أفضل المواد الموصلة للكهرباء
هناك العديد من المواد الموصلة للتيار الكهربائي، لكن بعضها يتميز بقوة توصيل أكبر. إليك قائمة بأفضل المواد:
- الذهب: يعتبر الذهب من أفضل المواد الموصلة للكهرباء، بفضل متانته ومقاومته للتآكل والتأثيرات الجوية.
- النحاس والفضة: يتميز النحاس والفضة بعدد كبير من الذرات الموصلة، وغالبًا ما تستخدم في اللوحات والدارات الكهربائية وكذلك في الأقمار الصناعية. الأسلاك النحاسية تستخدم أيضًا لتغليف المغناطيس الكهربائي.
- الحديد: يعتبر الحديد موصلًا للكهرباء، لكنه يفتقر إلى المرونة وسريع التآكل بفعل العوامل الجوية، مما يحد من استخداماته العملية.
- الألمنيوم: يُستخدم الألمنيوم بكثرة في تصنيع الأدوات المنزلية بالإضافة إلى خطوط النقل للكابلات الكهربائية ذات الجهد العالي.