هو مساحة الطاقة التي تشكلها الإلكترونات الحرة. وإذا كان نطاق الطاقة للإلكترونات الحرة الحركة في بنية صلبة. بالنسبة للمعادن، فإن نطاق الطاقة الذي توجد فيه جميع إلكترونات التكافؤ هو نطاق التوصيل. وبالنسبة لأشباه الموصلات، فإن نطاق الطاقة الذي توجد فيه جميع إلكترونات التكافؤ هو ما يسمى بنطاق التكافؤ، ونطاق الطاقة ذو الطاقة الأعلى في نطاق التكافؤ هو نطاق التوصيل. عند درجة حرارة الصفر المطلق، يكون نطاق التكافؤ لأشباه الموصلات عبارة عن نطاق كامل.
المواد فائقة التوصيل (Superconductors)
منذ اكتشاف الكهرباء، أصبحت الأسلاك جزءًا أساسيًا في حياتنا اليومية، إذ تُستخدم لنقل التيار الكهربائي إلى المنازل والمصانع.
ولتقليل فقد الطاقة الناتج عن مقاومة المواد، استُخدم النحاس لكونه من أقل المواد مقاومة وأوسعها توفرًا، وبالتالي الأقل تكلفة.
في الموصلات العادية كالنحاس، تتحرك الإلكترونات وتصطدم بذرات السلك، مما يؤدي إلى فقدان الطاقة على شكل حرارة.
تعتمد كفاءة الجهاز الكهربائي على نوع المادة المستخدمة، إذ تُختار المواد وفقًا للغرض من الجهاز، سواءً للتسخين أو التبريد أو نقل التيار بأقل فقد ممكن.
أما المواد فائقة التوصيل فهي مواد يمكنها نقل التيار الكهربائي دون أي مقاومة تقريبًا، ولكن عند درجات حرارة منخفضة جدًا قريبة من الصفر المطلق (-273.15°C) وتحت ضغوط عالية.
تم اكتشاف هذه الظاهرة لأول مرة عام 1911 على يد العالم الهولندي هايك كامرلينغ أونِس (Heike Kamerlingh Onnes)، عندما تمكن من تبريد الزئبق باستخدام الهيليوم السائل إلى درجات حرارة تقترب من الصفر المطلق، ولاحظ حينها اختفاء مقاومته تمامًا، مما شكل بداية عصر التوصيل الفائق في الفيزياء الحديثة.
المراجع
energytheory.com
quora.com
kisho-ceramic-coating.com
hitscom.com
التصانيف
فيزياء العلوم البحتة نطاق التوصيل أشباه الموصلات