ما هي الكهرباء؟
تُعتبر الكهرباء نوعًا من الطاقة التي تلعب دورًا أساسيًا في تشغيل الأجهزة المنزلية المختلفة مثل التلفاز والحاسوب والإضاءة. وتتركب الكهرباء من إلكترونات صغيرة داخل الذرات التي تحمل شحنات كهربائية.
تصنيفات الكهرباء
إليكم تصنيفات الكهرباء الرئيسية:
الكهرباء الساكنة
تنشأ الكهرباء الساكنة نتيجة لتراكم الشحنات الكهربائية على الأسطح الجافة بسبب الاحتكاك بين مادتين. وتُعتبر هذه الطاقة ضعيفة في معظم الأحيان، حيث يتم إنتاجها من خلال احتكاك الورق بالقماش أو غيرها من المواد.
الكهرباء المتحركة
تنقسم الكهرباء المتحركة إلى نوعين: الأول هو التيار المستمر الذي يتولد بواسطة مولدات التيار من خلال المحولات، وهذه النوعية قد تؤدي إلى صدمة كهربائية عند ملامسة القطبين. أما النوع الآخر فيتمثل في توليد الطاقة عبر كابلات مدفونة، بالإضافة إلى الصواعق الكهربائية التي يتم استخدامها لتفريغ الشحنات باستخدام الأجسام المعدنية على الأسطح.
المواد الموصلة والعازلة
إليكم بعض الأمثلة على المواد الموصلة والعازلة للكهرباء:
- المواد الموصلة: هي المواد التي تسمح للتيار الكهربائي بالتدفق من خلالها، ومن بين هذه المواد النحاس، الحديد، الفضة، القصدير، الألمنيوم، الذهب، والكربون.
- المواد العازلة: هي مواد تمنع مرور التيار الكهربائي من خلالها، وتتضمن البلاستيك، الخشب، الورق، الزجاج، النايلون، والهواء، وغالبًا ما تستخدم كعوازل لحماية من الكهرباء.
- أشباه الموصلات: تتكون من مواد ذات موصلية متوسطة، مثل السيليكون المستخدم في صناعة الترانزستور، ومادة الجرمانيوم، والتي تتكون من 32 إلكترون. تتميز هذه المواد بحساسيتها لدرجات الحرارة والإضاءة.
أهمية المواد العازلة
تُستخدم المواد العازلة في لوحات الدوائر الكهربائية وطلاء الأسلاك والكابلات، ومن أبرز فوائدها:
- تمنع المواد العازلة مرور الجهد العالي للكهرباء.
- تساعد هذه المواد في تقليل تكاليف الكهرباء.
- توفر حماية من الصدمات الكهربائية.
خصائص المواد العازلة
تتمتع المواد العازلة بعدة خصائص، ومن أبرزها:
- تنتج مقاومة بمقدار 1 أوم لمنع نقل الإلكترونات إلى الجسم.
- تتحمل المواد العازلة التوتر والضغط.
- تضمن المقابس المصنوعة من المواد العازلة عدم تدفق التيار الكهربائي إلى جسم الإنسان.
- توجد أنواع متعددة من المواد العازلة مثل عوازل التعليق والعوازل المسمارية وغيرها.
أفضل المواد الموصلة للكهرباء
تجري التنافسية بين المواد الموصلة للتيار الكهربائي، ولكن هناك مواد تتفوق على البقية، وهي كما يلي:
- الذهب: يعد الذهب أفضل المواد الموصلة للكهرباء بفضل متانته ومقاومته للتأثيرات الجوية وعدم تعرضه للتآكل.
- النحاس والفضة: تعتبر الفضة من المواد المحمّلة بعدد كبير من الذرات الموصلة للكهرباء، وتستخدم في اللوحات والدورات الكهربائية. ومن الجدير بالذكر أن الأسلاك النحاسية تُستخدم أيضًا في طلاء المغناطيس الكهربائي.
- الحديد: تُعتبر مادة موصلة جيدة، إلا أن مرونتها محدودة وتتعرض للتآكل بسرعة نتيجة لعوامل الهواء والماء، مما يخفف من استخداماتها.
- الألمنيوم: يُستخدم الألمنيوم في تصنيع الأدوات المنزلية وكذلك في خطوط النقل والكابلات ذات الجهد العالي.
