هل الحديد يوصل الكهرباء؟ 9 حقائق (لماذا ، كيف ، وتستخدم)


الحديد معدن ذو مقاومة أقل بشكل ملحوظ ، مما يجعله موصلًا جيدًا. في هذا المقال سنتحدث عن قدرة الحديد على توصيل الكهرباء أم لا.

يمكن للحديد توصيل الكهرباء لأنه يحتوي على ثمانية إلكترونات تكافؤ يمكنها أن تنفصل / تهاجر لتسيير تدفق الكهرباء. التكوين الإلكتروني التكافؤ للحديد هو 4s2 3d6. الموصلية الكهربائية لمعدن الحديد عالية بسبب هذه الإلكترونات الثمانية.

يكون التدفق الكهربائي صفرًا داخل الحديد ، وينتج المجال الكهربائي المحيط بمنطقته. دعونا نناقش موصلية الحديد ، ولماذا لا يتم استخدامه في الأسلاك الكهربائية ، والخصائص المختلفة التي تجعله موصلًا جيدًا للكهرباء والحرارة.

لماذا يوصل الحديد الكهرباء؟

يجب أن تكون الشحنات / الإلكترونات متاحة لمادة ما لتوصيل الكهرباء. دعونا نرى لماذا يمكن للحديد أن يوصل الكهرباء.

يقوم الحديد بتوصيل الكهرباء لأن الإلكترونات المتاحة الحرة تقوم بتدفق التيار عبر سطحه. تتراكم هذه الإلكترونات الحرة على سطح الحديد عند الخلع / الإثارة من الذرات بعد اكتساب الطاقة الكافية اللازمة للإثارة في مستويات الطاقة الأعلى.

كيف تحسب التوصيل الكهربائي للحديد؟

الموصلية الكهربائية هي خاصية للمادة التي تحدد التدفق الكهربائي الكلي المتدفق عبر المادة. دعونا نرى كيفية حساب التوصيل الكهربائي للحديد.

يتم حساب التوصيل الكهربائي للحديد (σ) باستخدام الصيغة σ = 1 / ρ ؛ هنا ، ρ هي المقاومة. المقاومة هي خاصية للمادة لمقاومة تدفق التيار / التيار الكهربائي خلالها ؛ وبالتالي ، تكون الموصلية أقل للمواد ذات المقاومة العالية.

تتم كتابة الصيغة التي تعطي مقاومة المادة على النحو التالي ρ = (RA) / L ، حيث R هي مقاومة المادة ، A هي مساحتها ، و L هي طول الموصل الذي من خلاله تكون خطوط التدفق الكهربائي متوازية عبر الطول.

باستخدام هذه الصيغة ، يمكننا كتابة التعبير عن الموصلية الكهربائية كـ σ = L / (RA). من هذه الصيغة ، يمكننا أن نقول أن موصلية مادة ما تتناسب طرديًا مع طولها وترتبط عكسًا بمقاومتها ومنطقة المقطع العرضي.

خصائص الحديد

يتكون لب الأرض بشكل أساسي من الحديد ، وهو عنصر أكثر كثافة. سنقوم الآن بإدراج بعض خصائص الحديد التي تعتبر حيوية في مناقشتنا بإيجاز.

  • الحديد معدن ناعم ويشكل بنية وحشية بإضافة الشوائب.
  • الحديد مغنطيسي مغناطيسي ، وفوق درجة حرارة كوري ، يكون مغناطيسيًا.
  • يحتوي الحديد على بنية مخفية الوجهة برقم ذري 26.
  • كثافة الحديد 7.87 جم / سم3.
  • درجة انصهار وغليان الحديد هي 1538 0C و 2861 0C على التوالي.

استخدامات الحديد كموصل كهربائي

الحديد موصل جيد للحرارة والكهرباء ويمكن استخدامه في الأجهزة والمعدات الإلكترونية. دعونا نذكر بعض الأمثلة حيث يتم استخدام الحديد كموصل كهربائي.

  • تستخدم الأواني المصنوعة من الحديد الزهر والفولاذ لطهي الطعام في الفرن.
  • يتم الحصول على المكواة المستخدمة في ضغط الملابس عن طريق تسخين الحديد عن طريق تمرير الكهرباء.
  • مكواة فرد الشعر لها لوحتان من السيراميك مكونتان من الحديد.
  • يتم استخدام المعدن القائم على الحديد مثل الألمنيوم والفولاذ في تغليف الأجهزة الإلكترونية.

هل الحديد موصل جيد للكهرباء؟

كونه معدنًا ، فإن الحديد له خصائص جيدة للموصل. لكننا نحتاج إلى تحديد ما إذا كان موصلًا جيدًا للكهرباء أم لا.

يعد الحديد موصلًا جيدًا ولكنه ليس أفضل موصل للكهرباء لأنه يحتوي على لحظة مغناطيسية تجعل الإلكترونات تدور نسبيًا ، مما يقلل من تدفق الشحنة وخفة حركتها. يؤدي الانخفاض في سرعة الشحنات إلى خفض معدل تدفق التدفق الكهربائي ومن ثم توصيل الحديد.

هل تختلف موصلية الحديد باختلاف درجة الحرارة؟

تزداد حركة / رشاقة الجزيئات مع ارتفاع درجة الحرارة. دعونا نرى ما إذا كانت موصلية الحديد تتأثر أيضًا بدرجة الحرارة.

تقل موصلية الحديد مع زيادة درجة الحرارة لأن مقاومة المادة تزداد دائمًا مع درجة الحرارة ولا تسمح بتدفق الشحنات عبر الموصل مع زيادة السرعة الحرارية للشحنات.

تصبح الإلكترونات الحرة أكثر رشاقة مع الطاقة الحرارية المكتسبة ، وتتحرك بشكل عشوائي ، مما يسد مسار التدفق الحالي / الكهربائي عبر الموصل. نظرًا لأن الموصلية مرتبطة عكسياً بالمقاومة ، فإن موصلية الحديد تقل مع ارتفاع درجة الحرارة / الطاقة الحرارية.

ما هي مقاومة السلك الحديدي؟

المقاومة هي قدرة المادة على مقاومة تدفق الشحنات / التيار من خلالها. دعونا نتأمل الآن في مقاومة سلك حديدي.

تُعطى مقاومة السلك الحديدي كـ R = ρL / A ، حيث R هي المقاومة ، هي مقاومة الحديد التي تساوي 1 × 10-7 Ώm ، L طول السلك ، و A هي منطقة المقطع العرضي للسلك. يتناسب طرديًا مع مقاومة الحديد وطول السلك.

ترتبط مقاومة السلك الحديدي ارتباطًا عكسيًا بمساحة المقطع العرضي حيث تقل كثافة التدفق الكهربائي مع زيادة مساحة المقطع العرضي. تتناسب مقاومة السلك بشكل مباشر مع درجة الحرارة ويمكن تقليلها عن طريق خفض درجة حرارة السلك.

لماذا الحديد موصل كهربائي رديء من النحاس؟

يستخدم النحاس على نطاق واسع في الأسلاك الكهربائية ولكن ليس الحديد. دعونا نناقش سبب عدم احتواء الحديد على خصائص موصلة جيدة مثل النحاس.

الحديد موصل كهربائي ضعيف مقارنة بالنحاس لأنه مغناطيسي مغناطيسي ، مما يعني أنه يحتوي على لحظات مغناطيسية تعيق تدفق الشحنات بينما يكون النحاس مغناطيسيًا. تُعطى إلكترونات التكافؤ للنحاس بسهولة وتتدفق عبر طول الموصل ولكن هذا ليس هو الحال في Fe.

لماذا يعتبر الحديد موصل جيد للحرارة؟

تسمح الموصلات الجيدة بتدفق الطاقة الحرارية عبر منطقة المقطع العرضي. دعونا نناقش ما الذي يجعل الحديد موصلًا جيدًا للحرارة.

يعد الحديد موصلًا جيدًا للحرارة لأن الإلكترونات الحرة للحديد يمكن أن تحمل وتنقل الطاقة الحرارية المكتسبة من المحيط من نقطة إلى أخرى من المادة. تهتز هذه الإلكترونات الحرة مع تصاعد الطاقة الحرارية وتنقلها إلى الجسيمات المحيطة.

في الختام

يمكننا أن نستنتج من هذا المقال أن الحديد موصل جيد للكهرباء ، لكن عزمه المغناطيسي يسحبه عن كونه أفضل موصل كهربائي. إنه موصل جيد للحرارة ويستخدم لأغراض مختلفة. تعتمد مقاومتها على درجة الحرارة ، وتقل موصليةها مع ارتفاع درجة الحرارة.

أكشيتا ماباري

مرحبًا ، أنا أكشيتا ماباري. لقد حصلت على ماجستير. في الفيزياء. لقد عملت في مشاريع مثل النمذجة العددية للرياح والأمواج أثناء الإعصار ، وفيزياء اللعب وآلات التشويق الآلية في مدينة الملاهي على أساس الميكانيكا الكلاسيكية. لقد تابعت دورة تدريبية حول Arduino وأنجزت بعض المشاريع الصغيرة على Arduino UNO. أحب دائمًا استكشاف مناطق جديدة في مجال العلوم. أنا شخصياً أعتقد أن التعلم يكون أكثر حماساً عندما يتعلم بالإبداع. بصرف النظر عن هذا ، أحب القراءة ، والسفر ، والعزف على الجيتار ، وتحديد الصخور والطبقات ، والتصوير ، ولعب الشطرنج. اتصل بي على LinkedIn - LinkedIn.com/in/akshita-mapari-b38a68122

آخر المقالات

رابط هل توصيل الكهرباء النحاسية: 11 حقائق مهمة

هل النحاس موصل الكهرباء: 11 حقائق مهمة

النحاس هو سبيكة ذات لون بني مصفر أو ذهبي من معدنين. دعونا نناقش ما إذا كانت توصل الكهرباء. يقوم النحاس بتوصيل الكهرباء حيث تحتوي هذه السبيكة المعدنية على 66٪ من النحاس (Cu) الموجود في ...

الرابط هل رقائق الألومنيوم تجري الكهرباء: 11 حقائق مهمة

هل ورق الألومنيوم يوصل الكهرباء: 11 حقيقة مهمة

رقائق الألومنيوم مصنوعة من الألومنيوم ، وهو معدن أقل كثافة وسطحه رمادي لامع. دعونا نناقش ما إذا كانت توصل الكهرباء. رقائق الألومنيوم توصل الكهرباء. سبب إجراء المعدن ...