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 الألومنيوم معدنا مهما لأنه خفيف وموصل للغاية. على سبيل المثال ، هناك علب المشروبات وهياكل الطائرات المصنوعة منه. ومع ذلك ، هل يصنع الألومنيوم مقاوما جيدا؟ وهذا يتطلب منا أيضا فهم بعض الخواص الفيزيائية المرتبطة بهذا الفلز 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 لتوصيل المباني وخطوط نقل الطاقة نظرا لأن مقاومته المنخفضة (حوالي 2.82×10 ^ -8 Ω درجة مئوية عند 20 درجة مئوية) تشير إلى أن هذا المعدن لديه الموصلية الكهربائية المثلى . على هذا النحو ، فإنه يلبي بشكل طبيعي شرطا واحدا يجب الوفاء به بواسطة 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 أن الألومنيوم منخفض المقاومة المتأصل الخاص به لا يمكن أن يعمل بكفاءة كمقاوم. يجب أن يخلق عنصر المقاوم عائقا متعمدا على التوصيل الحالي الذي يحول الطاقة الكهربائية إلى حرارة. موصليتها عالية تعني 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 بشكل خاطئ. هذا ليس ما يجب أن تكون عليه المقاومة.

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 موصل للغاية مع مقاومة منخفضة لا يمكن أن يصنع مادة مقاومة عالية الجودة. ومع ذلك ، فإن أقوى نقطة لها هي نقل الكهرباء عند فقدان الطاقة المنخفض 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 من قبل تلك الإلكترونات التي يمكنها توصيل طاقتها بشكل معقول دون أن تسخن. وبالتالي ، فإن الجواب على "هل الألومنيوم مقاوم جيدسيكون السؤال سلبيا لأنه يتعين على المرء أن يأخذ في الاعتبار العديد من الجوانب قبل اختيار المواد المناسبة لأي تطبيق كهربائي معين.