وحدة قياس الموصلية الكهربائية

تتميز كل مادة بعدة خصائص تميزها عن غيرها ومنها الموصلية الكهربائية التي تعرف بأنها الخاصية التي تشير إلى مدى قدرة المادة على توصيل الكهرباء، حيث ينشأ التيار الكهربائي نتيجة تدفق الشحنات الكهربائية، كما تعرف أيضًا بأنها نسبة كثافة هذا التيار إلى قوة المجال الكهربائي[١]، وتعتبر هذه الخاصية من الخصائص المهمة حيث تستخدم في عدد لا يحصى من التطبيقات، فهي التي تحدد المواد المناسبة للاستخدام في الأجزاء الكهربائية، وتستخدم أيضًا في اختبار نقاء الماء، وتحديد المواد المناسبة كعوازل حيث تستخدم لتطويق الموصلات لمنع مرور الكهرباء أو التسخين خارج الدارة الكهربائية [٢]، وهذا المقال سيتحدث عن وحدة قياس الموصلية الكهربائية.
وحدة قياس الموصلية الكهربائية
يرمز للموصلية الكهربائية بالحروف اليونانية سيغما σ أو غاما γ، وحدة قياس الموصلية الكهربائية هي وحدة سيمنز لكل متر، وترتبط جدًا بالمقاومة الكهربائية، ففي حين تمثل الموصلية القدرة على توصيل التيار فإن المقاومة تمثل مدى قوة مقاومة المادة لإجراء التيار الكهربائي، وتشير المقاومة المنخفضة إلى وجود مادة تسمح بسهولة التيار الكهربائي، وعليه فإن الموصلية تمثل عكس المقاومية، مع انخفاض الموصلية تزداد المقاومية، ومن الناحية العملية فإنه لا يمكن أن تحتوي المادة على موصلية عالية ومقاومة عالية[٣]؛ فبعد معرفة وحدة قياس الموصلية الكهربائية لا بد من معرفة طريقة قياسها، حيث يمكن حساب الموصلية الكهربائية للمواد بقياس مقاومة ومساحة وطول المادة، كالآتي:[١]
يستخدم جهاز الأوم ميتر ذو الأطراف الرباعية، ويعتبر هذا المقياس أكثر دقة لأن الزوج الأول من الأطراف يقيس التيار في حين يقيس الطرف الآخر الجهد، كما أنه يسمح بتجاهل مقاومة الزوج الأول.
يتم توصيل مادة الاختبار بجهاز الأوم ميتر، وذلك بوضع كل زوج من الأطراف على كلا طرفي المادة.
يقوم هذا الجهاز بحساب المقاومة مباشرة بتطبيق العلاقة م=ت*ج حيث “م” تمثل المقاومة، “ت” تمثل التيار و”ج” تمثل الجهد.
يتم قياس أبعاد المادة حيث يمثل الطول البعد بين الطرفين وقياس مساحة السطح.
بعد ذلك يتم حساب المقاومية بتطبيق العلاقة ρ=م*أ/ل حيث تمثل “ρ” المقاومية وتمثل “م”المقاومة وتمثل “ل” الطول وتمثل “أ” المساحة، بعدها يتم حساب الموصلية بتطبيق علاقة ρ/1= σ حيث تمثل”σ” الموصلية وتمثل “ρ” المقاومية، وعليه فإن وحدة سيمنز لكل متر تمثل وحدة قياس الموصلية الكهربائية.
الفرق بين الموصلية الكهربائية والموصلية الحرارية
هنالك فرق بين الموصلية الكهربائية والحرارية على الرغم من أنهما يعتمدان على حركة الإلكترونات، حيث تعبر الموصلية الكهربائية عن نقل الطاقة على شكل تيار أو جهد تنتج هذه الطاقة عن حركة الإلكترونات التي تتعرض لضغط يسمى الجهد، في حين أن الموصلية الحرارية تمثل نقل الطاقة على شكل حركة للذرات والجزيئات تنتج بفعل طاقة حركية واقعة تحت تأثير يسمى الحرارة، وعليه تعتبر المعادن أفضل الموصلات الحرارية والكهربائية نظرًا لأنها تحتوي على عدد كبير من الإلكترونات الحرة.[٤]