الموصلات الكهربائية

أ ب ت ث ج ح خ د ذ ر ز س ش ص ض ط ظ ع غ ف ق ك ل م ن هـ و ي

الموصلات الكهربائية

موصلات كهرباييه

Electrical connector - Connecteur électrique

الموصلات الكهربائية

الموصلات الكهربائية electrical conductors هي نواقل مؤلفة من معدن واحد أو خليطة من عدة معادن (لها متطلبات وشروط عند استخدامها) يمر التيار الكهربائي خلالها من طرف إلى آخر، وتكون هذه النواقل أحد الأجزاء الرئيسة في الدارة الكهربائية أو الإلكترونية بهدف نهائي هو القيام بعملية أو عمل ما (إنارة، تسخين، تدوير محركات، تصنيع). وتتمايز النواقل بعضها عن بعض بما يسمّى المقاومة الكهربائية resistance لمرور التيار عبرها.

متطلبات الموصلات وخصائصها

تقسم الموصلات عامة إلى: موصلات ذات ناقلية عالية high conductivity تبدي مقاومة جداً منخفضة لمرور التيار الكهربائي؛ وموصلات ذات مقاومة عالية high resistivity تبدي مقاومة عالية لمرور التيار عبرها. والمتطلبات الأساسية للموصلات هي الآتية:

- المقاومة النوعية ρ: هي المقاومة التي يبديها الموصل لواحدة الطول في واحدة المقطع، ولها علاقة بنوع معدن الموصل، فهناك مواد ذات مقاومة نوعية عالية كالزئبق (0.958)، ومنها منخفضة كالفضة (0.018)، وللشوائب المتواجدة ضمن معدن هذا الموصل أو ذاك دور كبير في تحديد قيمة المقاومة النوعية. وفي العديد من التطبيقات يُعمد أحياناً إلى إشابة المعدن بهدف زيادة أو إنقاص المقاومة النوعية كما هي الحال في خليطة الحديد سيليسيوم المستخدمة في (الصفائح الحديدية) المستعملة في المحولات الكهربائية.

- الكثافة الكهربائية (مقدرة بالآمبير):

ويرمز لها بالرمز

وواحدتها

وهي شدة التيار الكهربائي المسموحة (مقدرة بالأمبير) خلال واحدة المقاطع (مقدرة بالمم²).

- معامل المقاومة الحراري α_ρ: ويعبِّر عن تغيّر قيمة المقاومة النوعية ومن ثم المقاومة مع تغيّر درجة الحرارة درجة مئوية واحدة، ويكون سالباً في الفحم، ويكون ثابتاً في بعض خلائط الحديد كالكونستنتان، وموجباً في بقية المعادن. وكما هو معلوم فإن قيمة المقاومة تتغير عند تغيّر درجة الحرارة عن درجة الحرارة البدائية (t₁)التي غالباً ما تعدّ عند 20 درجة مئوية وتكون قيمة المقاومة عند درجة الحرارة t₂ هي:

R₂ = R₁(1 + a_ρΔt)

حيث:

Δt = t₂- t₁

- متانة الشدّ والضغط والفتل: ولتعرض بعض الموصلات في أثناء بعض التطبيقات لإجهادات شد أو ضغط أو فتل فإنه يجب أن تحقق هذه الموصلات (تبعاً لنوعية التطبيق) حداً معيناً يجري حسابه كإجهاد شد

(مفهوم الاستطالة المرنة، الاستطالة المتبقية حد الانقصاف)، أو ضغطاً أو فتلاً (حال استخدامها كنواقل هوائية بشبكات نقل القدرة الكهربائية).

- إمكانية السحب والتشكيل: في كثير من التطبيقات يتطلب أن يكون لدى الموصل إمكانية للسحب والتشكيل وعدم الانقصاف (دارات مطبوعة، أسلاك نحاسية رفيعة، مجمعات الآلات الكهربائية، أقطاب اللحام).

- أن تبدي مقاومة منخفضة جداً لمرور التيار: حال استخدامها كموصلات تماسات خاصة في القواطع على أنواعها وفي الريليات، ويجب أن تكون سطوح تلامس التماسات صقيلة لا تلتصق وثابتة زمنياً ولا يتغير شكلها عند الفتح والإغلاق. وهنا تكون الأفضلية للمعادن الثمينة (كالفضة والبلاتين وغيرها).

وهناك مفهوم القوة المحركة الكهروحرارية التي تنشأ عند تلامس أو لحام معدنين مختلفين، ويجب أن تكون صغيرة بالنسبة إلى اختلاف درجات الحرارة.

تصنيف الموصلات الكهربائية

هناك طرائق عديدة للتصنيف منها الآتية:

1- معزولة أم غير معزولة:

- الموصلات الكهربائية المعزولة على اختلافها كالكابلات بمختلف أنواعها وتقسيماتها وتصنيفاتها (اتصالات، تحكم، شبكات حاسوبية) المستخدمة في شبكات التيار الضعيف، وفي شبكات التيار القوي وفي شبكات عالية التوتر. وتصنَّف تبعاً للمادة العازلة ككابلات XLPE الموصلات معزولة بالبولي إيتلين المشبك، أو الموصلات الكهربائية العارية كالأمراس النحاسية أو الألمنيوم وغيرها.

2- حسب نوع المعدن المستخدم: كالموصلات النحاسية (الأمراس) أو الألمنيوم وخلائطهما وغيرها.

3- حسب الشكل الهندسي لمقطع الموصلات:

- مستطيلة المقطع كالبارات النحاسية المستخدمة في اللوحات الكهربائية الفرعية أو الرئيسة.

- دائرية وهي التي تستخدم كثيراً بالكابلات والنواقل.

- على شكل صفائح رقيقة جداً تستخدم بالدارات المطبوعة.

4- حسب نوع مقطع الموصلات (الكابلات):

- شعري حيث يتكون الناقل من عدد من الموصلات الشعرية ذات المقاطع الصغيرة، يُجدل بعضها مع بعض لتشكيل الموصل الرئيس (كما في أسلاك التوصيل للاستخدامات المنزلية) منفردة أو حول نواة أو محور، وله تطبيقات واسعة.

- مصمت: يتكون المقطع من موصل واحد، وله سيئة هي عدم مرونته، وله تطبيقات محدودة.

تطبيقات الموصلات واستخداماتها

- تُستخدم الموصلات على اختلافها على نحو واسع في نواحي الحياة كافة، فهي تستخدم في التمديدات (أسلاك التوصيل) المنزلية، وفي كثير من التجهيزات كتماسات القواطع والمفاتيح الكهربائية، وفي الآلات الدوَّارة كحلقات انزلاق، وكمجمعات نحاسية ونواقل تتوضَّع ضمن المجاري بالجزء الثابت والمتحرك، وفي نقاط التوصيل والمآخذ وقوابس (جاكات) وأقطاب التوصيل وفيش البنان.

(الأشكال1و2 و3 و4 و5).



▲ الشكل (1)	▲ الشكل (2)

▲ الشكل (3)	▲ الشكل (4)

▲ الشكل (5)

▲ الشكل (6)

- في الدارات المطبوعة وفي الحاكمات (الريليات) والكابلات وفي المصابيح المختلفة، وفي المكثفات وفي كثير من الأجهزة المنزلية والصناعية وغيرها. وتستخدم المعادن (النواقل) في خلائط المزدوجات الحرارية كخلائط كالكونستنتان (خليطة حديد ونحاس) والمنغانين (حديد ومنغنيز ومعادن غيرها) والنيكلين (حديد ونيكل وغيرهم)، وخلائط مقاومات التسخين كالكرومال والنيكروم والموصلات المستخدمة بشمعات الاحتراق (البواجي) (الشكل -6).

محمد صالح الأيوبي

الموضوعات ذات الصلة:

أنصاف النواقل ـ الدارات الإلكترونية ـ الدارات الكهربائية ـ الدارات المتكاملة ـ الدارات المطبوعة ـ الكبل الكهربائي.

مراجع للاسـتزادة:

ـ عبد الوهاب الترجمان، محمد قرضاب، الدارات الكهربائية /1و2/ (منشورات جامعة دمشق 1992).

ـ عبد الرزاق بدوية وزملاؤه، الهندسة الإكترونية، (منشورات جامعة دمشق 2001).

- S.P.SETH & P.V. GUPTA, Electrical Engineering Materials, (Dhanpat rai publication, New Delhi 2000).

- JILES DAVID, Introduction to the Electronic Properties of Materials (Chapman & Hall London 2002).