موصل مثالي

في علم الكهرباء الساكنة ، يُعدّ الموصل المثالي نموذجًا مثاليًا للمواد الموصلة الحقيقية. وتتمثل الخاصية المميزة للموصل المثالي في انعدام كلٍّ من المجال الكهربائي الساكن وكثافة الشحنة داخله . إذا احتوى الموصل على شحنة زائدة، فإنها تتراكم على شكل طبقة رقيقة للغاية من الشحنة السطحية . ويتم حجب المجال الكهربائي الخارجي عن داخل المادة عن طريق إعادة توزيع الشحنة السطحية. [ 1 ]

بدلاً من ذلك، يُعدّ الموصل المثالي مادة مثالية تتميز بموصلية كهربائية لا نهائية ، أو ما يُعادلها، بمقاومة كهربائية صفرية ( انظر: العازل المثالي ). ورغم أن الموصلات الكهربائية المثالية غير موجودة في الطبيعة، إلا أن هذا المفهوم يُعدّ نموذجًا مفيدًا عندما تكون المقاومة الكهربائية ضئيلة مقارنةً بالتأثيرات الأخرى. ومن الأمثلة على ذلك الديناميكا المغناطيسية المائية المثالية ، وهي دراسة السوائل الموصلة تمامًا. ومثال آخر هو مخططات الدوائر الكهربائية ، التي تفترض ضمنيًا أن الأسلاك التي تربط المكونات لا تُظهر أي مقاومة. ومثال ثالث هو الكهرومغناطيسية الحاسوبية ، حيث يُمكن محاكاة الموصلات المثالية بسرعة أكبر، نظرًا لإمكانية إهمال أجزاء المعادلات التي تأخذ الموصلية المحدودة في الحسبان.

خصائص الموصلات المثالية

قادة مثاليون:

  • تتمتع الموصلات المثالية بمقاومة كهربائية معدومة تمامًا ، حيث يسري تيار كهربائي ثابت داخلها دون فقدان أي طاقة بسبب المقاومة. المقاومة هي ما يُسبب التسخين في الموصلات، لذا فإن الموصل المثالي لا يُولّد حرارة. وبما أن الطاقة لا تُفقد على شكل حرارة، فإن التيار لا يتبدد، بل يسري باستمرار داخل الموصل المثالي حتى ينعدم فرق الجهد. 
  • يتطلب الأمر تدفقًا مغناطيسيًا ثابتًا - يجب أن يكون التدفق المغناطيسي داخل الموصل المثالي ثابتًا مع مرور الوقت. أي مجال خارجي يُطبق على موصل مثالي لن يؤثر على تكوين مجاله الداخلي. 

الفرق بين الموصل المثالي والموصل الفائق

بالإضافة إلى عدم وجود مقاومة كهربائية، فإن الموصلات الفائقة تُظهر تأثيرات كمومية مثل تأثير مايسنر وتكميم التدفق المغناطيسي .

في الموصلات المثالية، يجب أن يظل المجال المغناطيسي الداخلي ثابتًا، ولكنه قد يكون له قيمة صفرية أو غير صفرية. [ 2 ] في الموصلات الفائقة الحقيقية، يتم طرد كل التدفق المغناطيسي أثناء الانتقال الطوري إلى الموصلية الفائقة ( تأثير مايسنر )، ويكون المجال المغناطيسي دائمًا صفرًا داخل كتلة الموصل الفائق.

انظر أيضاً

مراجع

  1. زانغويل، أندرو (2013). الديناميكا الكهربائية الحديثة . كامبريدج: مطبعة جامعة كامبريدج. ص  126. ISBN 978-0-521-89697-9.
  2. هيني، فرانك س. (1982). "التمييز بين الموصل المثالي والموصل الفائق". مجلة Physical Review Letters ، 49 (6): 416. Bibcode : 1982PhRvL..49..416H . doi : 10.1103/PhysRevLett.49.416 .