المواد الناقلة والمواد العازلة

مقدمة:

تمتلك المواد ممانعة أو مقاومة لمرور التيار الكهربائي من خلالها وتسمى المقاومة الكهربائية للمواد، وتكون قيمة هذه المقاومة صغيرة للغاية في بعض المواد وتسمى مواد ناقلة للكهرباء بناء على ذلك، وبعض المواد ذات مقاومة كبيرة جداً ويكون سريان التيار داخلها بطيء لدرجة يعتبر أنه معدوم ولذلك تسمى بالمواد العازلة للحرارة.^

**الناقلية الكهربائية النوعية:**

& تعرّف الناقلية الكهربائية النوعية للمواد على أنها قابلية المادة على سريان التيار الكهربائي من خلالها، وقيمتها تساوي إلى مقلوب المقاومة الكهربائية النوعية، وبذلك تكون واحدتها ((Ω.m)^-1)، وهي تتعلق بنوع المادة بغض النظر عن هيئتها وحجمها، وهذا يعني أن سلك نحاسي صغير في جهاز كهربائي له نفس الناقلية الكهربائية لتمثال الحرية، يظهر الشكل التالي نموذج ميكروسكوبي بسيط لسريان الكهرباء خلال معدن، وهو مثال من أجل المقاومة والناقلية بشكل تقريبي، وللفهم الأكثر لها يجب الإلمام بميكانيك الكم.

الشكل 1: نموذج سريان التيار الكهربائي خلال مادة

الكهرباء هي حركة الالكترونات خلال المادة، وفي هذا الشكل تمثل الدائرة البيضاء الصغيرة الكترون يسير في المادة بسبب قوة خارجية محركة تتمثل بالجهد الكهربائي بين طرفي المادة والموضح بإشارتي الزائد والناقص على طرفيها، وأثناء حركة هذا الالكترون خلال المادة يصطدم مع ذراتها الثابتة والممثلة هنا بالدوائر السوداء، وهذا الاصطدام يبطئ من حركة الالكترون وبالتالي من سريان التيار المؤلف من عدد الالكترونات الكبير، ويختلف عدد الاصطدامات هذه حسب المادة، وهي التي تحدد مقاومة المادة سواء كانت كبيرة (عدد كبير من الاصطدامات)، أو صغيرة (عدد صغير منها)، وتتأثر المقاومة النوعية وبالتالي الناقلية بدرجة حرارة المادة، فالمقاومة ترتفع مع ارتفاع درجة الحرارة في المعادن، في حين تنخفض مع ارتفاع درجة الحرارة