تحليل واسع للألمنيوم كمقاوم

لا يمكن المبالغة في التأكيد على أهمية مواد المقاومة في مجال الهندسة الكهربائية وعلوم المواد. تعتبر المقاومة ، أو الميل إلى مقاومة تدفق التيار الكهربائي ، أحد عوامل ملاءمة المادة كمقاوم. في حياتنا اليومية ، يعتبر الألمنيوم معدنا مهما لأنه خفيف وموصل للغاية. على سبيل المثال ، هناك علب مشروبات وهياكل طائرات مصنوعة منه. ومع ذلك ، هل الألومنيوم يصنع مقاوما جيدا؟ يتطلب هذا أيضا أن نفهم بعض الخصائص الفيزيائية المرتبطة بهذا المعدن مقارنة بما نتوقعه عادة من المقاومات.

أساسيات المقاومة:

يمكن الإشارة إليها على أنها الخاصية الجوهرية التي تحدد مدى صعوبة سماح مادة ما بمرور الكهرباء عبرها. بعض المواد مثل الكربون أو سبائك معينة لها مقاومة كهربائية عالية نسبيا وبالتالي يفضل استخدامها كمقاومات. من ناحية أخرى ، تتمتع المعادن بمقاومات منخفضة وبالتالي فهي توصل الكهرباء بشكل أفضل مما يجعلها مرشحة ضعيفة للمقاومات.

الخواص الكهربائية للألمنيوم:

هذه الحقيقة تجعل الألمنيوم شائعا جدا بين الكهربائيين الذين يستخدمونه في الأسلاك والمباني وخطوط نقل الطاقة نظرا لمقاومته المنخفضة (حوالي 2.82×10 ^ -8 Ω · م عند 20 درجة مئوية) تشير إلى أن هذا المعدن لديه الموصلية الكهربائية المثلى. على هذا النحو ، فإنه يفي بشكل طبيعي بشرط واحد يجب أن تفي به الأسلاك المستخدمة في أي دائرة كهربائية: الحد الأدنى من فقدان الطاقة بسبب الحرارة الناتجة عن مقاومة الموصل.

لماذا الألومنيوم ليس مقاوما جيدا:

وبالتالي ، بالنظر إلى الألمنيوم منخفض المقاومة المتأصلة ، لا يمكن أن يعمل بكفاءة كمقاوم. يجب أن يخلق عنصر المقاوم عائقا متعمدا على التوصيل الحالي الذي يحول الطاقة الكهربائية إلى حرارة. تعني الموصلية العالية أنه في ظل الظروف العادية ، يمكن أن يتدفق التيار بسهولة دون أي قيود كبيرة ، وبالتالي لن يتبدد الكثير من الطاقة الحرارية فيه عندما يتم توصيله عبر مصادر الجهد عن طريق الخطأ. هذا ليس ما يجب أن يكون عليه المقاوم.

المواد البديلة للمقاومات:

مقاومتها أعلى بكثير من مقاومة الألومنيوم وهذا يجعلها مواد مفضلة للاستخدام في المقاومات. على سبيل المثال ، يعمل تكوين الكربون وأكسيد المعادن وبعض السبائك كأمثلة عليها [18]. في حالة صياغة هذه المواد وتصميمها بشكل صحيح ، يمكن أن توفر مجموعة واسعة من قيم المقاومة التي تسهل التحكم الدقيق في تدفق التيار وتقسيم الجهد في الدوائر الكهربائية.

استنتاج:

على سبيل المثال ، الألومنيوم شديد التوصيل مع مقاومة منخفضة لا يمكن أن يصنع مادة مقاومة عالية الجودة. ومع ذلك ، فإن أقوى نقطة في ذلك هي نقل الكهرباء عند فقدان منخفض للطاقة ، مما يجعلها مثالية للأسلاك أو أي تطبيق آخر من نوع الموصل. من ناحية أخرى ، فإن المواد ذات المقاومة العالية مثل أنواع تكوين الكربون وأكاسيد المعادن أكثر قابلية للتطبيق في تصنيع المقاومات التي تحتاج إلى إبطاء تدفق التيار الكهربائي عن قصد مع ضمان مرورها فقط بواسطة تلك الإلكترونات التي يمكنها توصيل طاقتها بشكل معقول دون أن تصبح ساخنة. وبالتالي ، فإن الإجابة على "هل الألومنيوم مقاوم جيد" سيكون السؤال سلبيا لأنه يتعين على المرء أن يأخذ في الاعتبار العديد من الجوانب قبل اختيار المواد المناسبة لأي تطبيق كهربائي معين.