کدام فلز بهترین رسانایی الکتریکی را دارد؟ طلا، پاسخ صحیح نیست!

همه ما فلزاتی را که رسانایی الکتریکی دارند، می‌شناسیم، چون که به‌صورت مداوم با آن‌ها سرو کار داریم. خیلی از افراد آهن، مس و یا حتی طلا را بهترین رسانای الکتریکی می‌دانند اما واقعاً این‌چنین نیست. در این مطب می‌خواهیم بگوییم که کدام فلز بهترین رسانایی الکتریکی را دارد؟

همه ما از یک پیرمرد 99 ساله تا یک کودک 9 ساله و یا شاید هم کمتر، روزانه صدها بار شارژر موبایل یا انواع دوشاخه‌های برق را درون پریز می‌زنیم تا جریان برق را به یک دستگاه الکتریکی متصل کنیم حال یا از آن استفاده کنیم و یا حتی برق را درون باطری ذخیره نماییم. اما تا به حال شده به این موضوع فکر کنید که جنس فلز سر دوشاخه و یا جنس رشته‌های درون کابل برق چیست؟ یا شده این سؤال برایتان پیش بیاید که چرا بعضی از سیم‌های شارژر، تلفن همراه شما را سریع و برخی دیگر خیلی دیر شارژ می‌کنند.

با این مقاله از دانشنامه اصفهان آهن همراه باشید تا راز نهفته در گرانی بعضی از قطعات کامپیوتر مثل CPU، سیم‌های شارژر و… را برای شما بازگو کنیم

فایل صوتی مطلب

فایل صوتی زیر برای آن دسته از مخاطبین مجموعه اصفهان آهن تهیه شده است که فرصت کافی برای مطالعه این مطلب نداشته و یا تمایل دارند در هنگام مطالعه به فایل صوتی مطلب نیز گوش دهند.

ویدیو بهترین رسانایی الکتریکی

در این ویدیو می‌توانید به راحتی تمامی نکات و مطالب گفته شده در این متن را مشاهده کنید:

رسانایی الکتریکی به مفهوم قابلیت هدایت جریان الکتریکی در یک ماده، و یکای آن در سیستم استاندارد بین‌المللی واحدها، زیمنس است. در بعضی از مواد، انتقال بار الکتریکی از نقطه‌ای از ماده به نقطه دیگر آن به‌آسانی صورت می‌گیرد و در بعضی چنین نیست.

کدام فلزات رسانای الکتریسیته هستند؟

باوجود اینکه بسیاری از فلزات می‌توانند الکتریسیته را عبور دهند، استفاده از برخی فلزات مشخص به دلیل رسانایی بسیار بالا بیشتر رایج است. رایج‌ترین مثال مس است. دلیل اینکه از زمان تلگراف تاکنون همواره از مس برای سیم کشی الکتریکی استفاده شده، همین رسانایی بالای الکتریکی آن است. باوجود اینکه برنج حاوی مس است اما به این دلیل که از عناصری تشکیل شده که رسانایی الکتریکی کمتری نسبت به مس دارد و به همین دلیل برای اهداف الکتریکی مناسب نیست.

شاید برای شما تعجب آور باشد که بدانید مس حتی با وجود اینکه در بسیاری کاربردهای رایج استفاده می‌شود اما رساناترین فلز موجود نیست. تصور غلط دیگری که وجود دارد این است که طلای خالص بهترین رسانای الکتریسیته است. باوجود اینکه طلا نرخ رسانایی بسیار بالایی دارد، اما باز هم نسبت به مس کمتر رسانا است.

کدام فلز بهترین رسانای الکتریکی است؟

پاسخ سریع نقره خالص است. اما معمولاً زمانی از آن استفاده می‌شود که هدایت الکتریکی فوق‌العاده در محیط خلأ و کامل ایزوله استفاده می‌شود. زیرا مشکل نقره این است که به‌تدریج سطح آن اکسید می‌شود.

این مسئله در کاربردهایی که سطح تماس (مانند جریان‌های فرکانس بالا یا جریان‌های مداوم انتقال ولتاژ) مهم است نیز، می‌تواند باعث ایجاد مشکلات شود. نقره همچنین از مس گران‌تر است و مقدار رسانایی آن کمی بیشتر از مس است به همین دلیل ارزش قیمت بالای آن را برای جایگزینی عمومی ندارد.

اما اگر برایتان سؤال شده است که پس چرا از طلا در ساخت پردازنده‌های رایانه مثل CPU استفاده می‌شود. پاسخ دقیقاً همین اکسید شدن است. بهتر است بدانید که هم مس و هم نقره سطحشان به‌مرور دچار اکسید می‌شود و همین اکسید شدن باعث کاهش سرعت پردازشگرها می‌شود.

به همین دلیل جنس پایه‌های پردازنده‌ها را از نقره می‌سازند (گاهی اوقات هم تماما از طلا)، اما معمولا آن‌ها را با طلا روکش می‌کنند، تا هم رسانایی الکتریکی بالا وجود داشته باشد و هم نقره در برابر اکسید شدن محافظت شود.

بهتر است یک بار دیگه کمی به بالا بروید و مجدد به عکس این بخش دقت کنید.

رتبه بندی فلزات بر اساس رسانایی الکتریکی:

*نرخ رسانایی نسبت به رسانایی مس بیان می‌شود. نرخ 100 درصد نشان دهنده مقاومت صفر است.

بسته به نوع فلز، تفاوت در میزان رسانایی الکتریکی به‌طور قابل ملاحظه‌ای تغییر می‌کند.  بنابراین خیلی مهم است شما فرض را بر این اساس که ماده رسانا است، نگذارید و سعی کنید تا حدامکان تحقیق کنید.

مس چه کاربردهایی دارد؟

مس یک رسانای الکتریکی عالی است و بیشترین کاربرد آن هم برای مصارف الکتریکی است. رایج‌ترین کاربردهای مس بر اساس یک یا چند خاصیت سودمند آن است مانند: رسانایی گرمایی خوب یا خوردگی کم (در واکنش با آب و اسید).

بعضی از موارد استفاده رایج مس شامل:

• دوشاخه‌های برق : به این دلیل استفاده می‌شود که رسانایی الکتریکی بالا و واکنش پذیری کمی دارد و محکم است.
• لوله‌های آب: به خاطر نرم بودن و در عین حال انعطاف پذیر و محکم بودن استفاده می‌شود. هم چنین داشتن خاصیت ضد باکتری و واکنش پذیری کم هم در این موضوع تأثیر دارد.
• کف خارجی قابلمه (ماهی تابه):  به دلیل رسانایی گرمایی خوب، واکنش پذیری کم و محکم بودن مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• کابل‌های الکتریکی: به خاطر رسانایی الکتریکی خوب، داکتایل (نرم) بودن و مقاومت کششی بالا در این کاربرد مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• کشی‌های الکترونیکی:  مانند سیم آنتن تلویزیون و تجهیزات جانبی الکتریکی

کابل‌های انتقال برق شهری و بین شهری:

در هر کوچه و خیابانی شما تیرهای برق را دیده‌اید. تیرهایی که معمولاً 4 یا 6 رشته سیم را از خود عبور می‌دهند. اما جنس این سیم‌های برق از چیست؟ در تولید سیم‌های انتقال برق شهری معمولاً از سیم مفتولی سیاه که سیمی فولادی است، به‌عنوان هسته و از سیم مسی در اطراف آن به‌عنوان هادی برق استفاده می‌کنند.

از آنجایی که سیم‌های برق مدت زمان بسیار زیادی را باید بر روی تیرهای برق بمانند، مس به‌مرور زمان دچار خستگی شده و پاره می‌شود به همین دلیل در مرکز این سیم‌ها از سیم مفتولی فولادی استفاده می‌شود تا مقاومت سیم را در طولانی مدت حفظ کند.

در کابل‌های انتقال برق بین شهری یا همان دکل‌های برق فشار قوی از همین روش استفاده می‌شود، با این تفاوت که تعداد دفعات پیچش سیم فولادی و سیم هادی برق بیشتر بوده و قطر سیم به‌مراتب بیشتر است. البته در بسیاری از موارد به‌جای مس از سیم آلومینیوم هم استفاده می‌شود، چرا که به دلیل طولانی بودن مسافت‌ها، طول سیم مصرفی بسیار زیاد است و هزینه تولید سیم مسی در این صورت مقرون به‌صرفه نیست. به همین دلیل از سیم‌های آلومینیومی استفاده می‌شود.

سوالات متداول