الخواص الكهربائية للمواد

الخواص الكهربائية للمواد:-

الموصلية الكهربائية :-
وهي قابلية المادة على توصيل التيار الكهربائي عن طريق حركة الالكترونات الحرة أو الايونات أو كليهما .
ورمزها (sigma) أو هي خاصية مهمة من خصائص أي مادة وتمثل قدرتها على نقل الشحنات الكهربائية من مكان إلى آخر ، وتعكس مقدار قابلية مادة ما لمرور التيار فيها ويعبر عنها جورج اوم في قانون اوم في صيغته المغناطيسية وهي صيغة محورة من القانون الكهربي كالتالي:

حيث :
E هي شدة المجال الكهربائي (Volt / meter)
و J هي كثافة التيار الكهربائي (Ampere/ m2 )
و وحدة الموصلية هي Ampere / m. volt ) )
و في المواد الموصلة كهربائيا فان الموصلية هي مقلوب المقاومية ( .)


وتقسم المواد اعتمادا على قابليتها لتوصيل التيار الكهربائي إلى ثلاث أنواع رئيسة وكالاتي :-
1- الموصلات Conductors
وهي المواد التي تكون مقاومتها النوعية الكهربائية منخفضة ( موصليتها الكهربائية عالية) تتراوح تقريبا من (10-8 إلى -6 10 اوم / متر) في درجة حرارة الغرفة مثل الفضة والنحاس والألمنيوم والحديد .

2- أشباه الموصلات Semiconductors

وهي المواد التي تكون مقاومتها النوعية الكهربائية متوسطة بين الموصلات والعوازل إذ تتراوح بين ( 10-4 –6 10 اوم/ متر ) في درجة حرارة الغرفة ومثال عليها السيلكون والجرمانيوم .

3- العوازل Insulators

وهي المواد التي تكون مقاومتها النوعية الكهربائية عالية جدا تتراوح بين ( 1018 –7 10 اوم/ متر ) في درجة حرارة الغرفة مثل الخشب والزجاج .

المقاومية الكهربائية Electrical Receptivity
عندما يسلط مجال كهربائي مؤثر على المادة الصلبة فانه يسبب سريان حاملات الشحنة الكهربائية (الالكترونات ) ، وتكون الموصلية الكهربائية نتيجة لهذا التأثير ، ويمكن كتابة العلاقة بين المقاومية الكهربائية ( ) والمجال الكهربائي المؤثر (E) وكثافة التيار الكهربائي (J) وكالاتي :-


………………………(1)

(2)......... J = n e vd


عندما :-
(n) عدد حاملات الشحنة الكهربائية ( الالكترونات) لوحدة الحجم .
(e) شحنة الإلكترون .
(vd) متوسط سرعة الانجراف التي سببها المجال الكهربائي .

……………………….(3)


لكن حركية الشحنة الكهربائية ( ) هي نسبة متوسط سرعة الانجراف إلى المجال الكهربائي المسلط .



……………………………(4)



ظاهرة هول Hall Effect

ظاهرة هول أو تأثير هول ظاهرة كهربائية تحدث عندما يمر تيار كهربائي عبر مادة موصلة أو شبه موصلة موجودة في مجال مغناطيسي خارجي . وكانت خطوط الفيض المغناطيسي متعامدة مع اتجاه سريان التيار الكهربائي فان فرق جهد سوف يتكون على جهتي المادة وباتجاه عمودي على كل من التيار الكهربائي وخطوط الفيض المغناطيسي حيث تسمى القوة الدافعة الكهربائية المتولدة بفولتية هول (Hall Effect). وتكون فولتية هول باتجاه عمودي لكل من اتجاهي التيار وخطوط الفيض المغناطيسي.
ولأي مادة موصلة او شبة موصلة ، تتناسب فولتية هول طرديا مع شدة التيار وشدة المجال المغناطيسي. وكما في العلاقة الآتية :-