وحدة الكهرباء 2 صف 8

الكهرباء

الشحنة الكهربائية Charge

تمهيد :

نستخدم في أيامنا هذه مصطلح شحنة كهربائية سالبة ، وشحنة كهربائية موجبة ، كأمر مسلم به ، ونتكلم عن تجاذب الشحنات المختلفة ، وتنافر الشحنات المتشابهة ؛ ولكن الموضوع لم يكن كذلك قبل عدة مئات من السنين ، فعملية التسمية وما رافقها من اكتشافات واختراعات أخذت جهداً ووقتاً طويلاً من مجموعة من علماء العالم ، وتحاول هذه الورقة إلقاء الضوء على عمل وجهود أولئك العلماء التي لولاها لما وصلنا إلى ما نحن عليه الآن من تقدم في مجال الكهرباء واستخدامها .

البدايات :

إنّ أول ما بدأ بكشف ظاهرة الكهرباء الساكنة ( السكونية ) قبل أن تكشفها ظاهرة البرق هي مادة الكهرمان

( Amber) . استعمل أهل اليونان ( Greeks ) مادة الكهرمان هذه للزينة مع الذهب والفضة ومواد لامعة أخرى وسمّوا هذه المواد الكترون (Electron) ، ومعناها في لغتهم أبناء الشمس (على الأرجح بسبب لمعانها) .

	الكهرمان مادة صفراء أُحفورية (  Fossilized) صلبة تشبة الزجاج في منظرها نشأت من أشجار تم طمرها في العصور القديمة فهي تستخرج من باطن الأرض - . كان الكهرمان في العصور السابقة مادة غالية الثمن تداولتها حضارات البحر الأبيض المتوسط والشرق الأوسط في تجاراتها .
الإلكترون :

كيف دخلت كلمة الكترون تلك إلى فيزياء الكهرباء الساكنة ؟ الأمر لا يبدو غريباً ، إذ لاحظ أهل اليونان أنّ مادة الكهرمان هذه لو تم دلكها بقماش ( عند تلميعها مثلاً ) لصارت قادرة على جذب المواد الخفيفة مثل دقائق الهباء (الغبار) والريش والفرو .

	لم يدرك أُناس العصور السابقة سبباً لخاصية الجذب تلك بل وخلطوا بينها وبين خاصية المغناطيسية التي تبديها بعض خامات الحديد (  Iron Ores) المستخرجة من باطن الأرض ، وهي قدرة هذه الخامات على جذب قطع الحديد إليها . سمّى وليام جلبرت (  William Gilbert) في كتابه المشهور (  De Magnete) (ظهر عام 1600 م) والذي درس الظواهر الكهروستاتيكية والمغناطيسية – سمّى مادة الكهرمان هذه دون غيرها الكتريكا (  Electrica) .
وليام جلبرت

	توالت دراسات العلماء مثل روبرت بويل (  Robert Boyle) وإسحاق نيوتن (  Isaac Newton) والفيزيائي الألماني فون جيريك ( Von Guericke ) الذي عمل أول آلة " لصناعة " ( توليد ) الكهرباء الستاتيكية ، كما تبيّن لباحث إيطالي في العلوم الطبيعية أنّ هُناك بجانب التجاذب بين المواد " المشحونة " بالكهرباء الساكنة ، توجد أيضاً خاصية التنافر بينهما .
التجاذب والتنافر :

	لتفسير خاصية الجذب والتنافر بين الأجسام المشحونة ، تصوّر العلماء في ذلك الوقت وجود نوع من مائع (  ( Fluid ينتقل بين الأجسام فيكسبها خاصية التكهرب . هكذا كان تصور العالم بنجامين فرانكلين ( Benjamin Franklin ) عند دراسته لظواهر الكهرباء السكونية.
بنجامين فرانكلين

إن فكرة وجود مائع ينتقل بين جسمين أثناء التكهرب ليست غريبة آنذاك فقد اعتقد العلماء ومنهم سادي كارنو (  Sadi Carnot) صاحب دورة كارنو المشهورة في علم التحريك الحراري أو ( الميكانيكا الحرارية ) Thermodynamics أن الحرارة هي مائع ينتقل من الأجسام الساخنة إلى الأجسام الباردة .
	سادي كارنو

   نعتقد في وقتنا الحالي أن الكهرباء بأنواعها هي سيل من الالكترونات أو الأيونات الموجبة أو السالبة ، إن فكرة " سيل من جسيمات مشحونة " ليست بعيدة كثيراً عن فكرة " مائع ينتقل بين جسمين أثناء التكهرب " .

عام 1746م وجد الهولندي فان ميشنبورك ( Van Musschenbroek ) من ليدن في هولندا طريقة لخزن الكهرباء الساكنة بعد توليدها بواسطة أجهزة بدائية صنعوها في زمانهم . قريباً من هذا التاريخ عمل الألماني فان كليست (Van Kleist  )على تفريغ شحنة كهروستاتيكية من وعاء إلى جسمه وقد أحسّ بلسعة هذا التفريغ .
	فان ميشنبورك

دفعت ظواهر الكهرباء السكونية آنذاك العالم بنجامين فرانكلين إلى دراستها بنفسه ومحاولة تفسيرها ، فكانت أهم نتائج أعماله ما يلي :

1) إن الشحنات التي تنتقل بين الأجسام أثناء التكهرب تخضع لقانون بقاء المقدار – أي مقدارها – ثابتاً ، أي أن الشحنات لا يمكن " صنعها " .

2) الكهرباء السكونية هي " مائع " ينتقل بين جسمين أثناء الشحن ، فالجسم الذي وصله المائع قال عنه فرانكلين أنّه قد تمّت كهربته بالموجب (  Electrilized Positively ) وأمّا الجسم الذي فقد المائع – هكذا قال فرانكلين – فقد تمّت كهربته بالسالب ( Electrilized Negatively ) . ( بعد فرانكلين هذا صنّف العلماء الكهرباء السكونية إلى موجبة وسالبة ) .

الكهرباء السكونية :

3) بدّل فرانكلين في تركيبة وعاء ليدن لخزن الكهرباء بأن جعله وعاءاً من الزجاج تُغلّفه من الداخل والخارج رقيقتان (  Foils) من الرصاص . وهكذا يبدو أنّ فرانكلين قد صنع أول مكثّف كهربائي ( Condenser ) أو كما نسميه في وقتنا الحالي المواسع (  Capacitor) . قام فرانكلين أيضاً بتوصيل عدة أوعية من هذا النوع بعضها مع بعض لخزن كمية أكبر من الكهرباء السكونية وسمّى المجموعة البطارية الكهربائية ( Electric Battery ). بذلك يكون فرانكلين أول من عمل في ظاهر الأمر توصيل المواسعات كما نفهمه الآن .

وعاء ليدن

4) عرض فرانكلين فكرة أول مانعة صواعق تعمل على " تفريغ " الشحنات الكهروستاتيكية من الغيوم القريبة إلى الأرض دون أن تحدث ضرراً – حتى هذه اللحظة ومع عرضه لفكرة مانعة الصواعق ظل فرانكلين بعيداً عن إثبات أن البرق هو ظاهرة كهروستاتيكية فتأمل !

5) بعد ذلك عمل فرانكلين تجربة " سحب " الكهرباء الساكنة أو البرق من غيمة أثناء حدوث البرق ، وذلك بواسطة طائرة ورقية حلّقت قريباً من الغيمة وتحمل خيطُها المبلل بماء المطر على نقل الكهرباء إلى مفتاح حديد في نهاية الخيط القريبة،  أحدث المفتاح شرارة كهربائية مع الأرض .

	هُنا نقف وقفة عند مفارقة من مفارقات القدر : يقول مؤرخو العلم إن عالماً في روسيا يدعى ريشمان ( Richmann ) قد مات عام 1753 بصعقة كهرباء سكونية فجائية في محاولة منه " لسحب " شرارة كهرباء ساكنة من البرق بواسطة سلك حديدي امتد إلى أعلى ما يقرب من 10 أمتار فكانت محاولته هذه إحداث تفريغ كهروستاتيكي ولم يُدرك حينها خطورته فالتفريغ قد حدث على شكل صاعقة مميتة !
ريشمان

 هذا وقد صنع المهتمون من علماء العلوم الطبيعية آلات مختلفة الأشكال والأحجام لتوليد الكهرباء السكونية عملت على مبدأ الاحتكاك الحاصل بين قطع زجاج كروية أو أسطوانية تتحرك دائرياً وقطع لبادات ثابتة تلامسها أثناء دورانها .

بعد هذا العرض المبسط لتأريخ الكهرباء الساكنة يتبيّن لنا أن الكلمات الكترون  Electron، كهرباء Electricity ، موجب Positive وسالب Negative كان لها معنىً في الوقت الذي تم وضعها فيه يختلف عن معناها في وقتنا الحالي كما أنّ فكرة فرانكلين أن الكهرباء السكونية مائعٌ ينتقل من جسم إلى آخر ليست خطأً مطلقاً لأن اعتقاد العلماء ( عند اكتشاف الالكترون ) أنّ الكهرباء هي سيل من الالكترونات ( وهو اعتقاد كان ولا يزال صائباً ) قد بُني على فكرة فرانكلين هذه . إنّ فرانكلين لم يكن بعيداً كثيراً عن الفهم الصائب لطبيعة الكهرباء السكونية .

في زمننا هذا يتفق علماء فيزياء الكهرباء السكونية أنّ أهم خصائصها ما يلي :

1) الكهرباء السكونية ( والمتحركة أيضاً ) هي جسيمات مادية تنتقل من مادة إلى أخرى ( بالدلك مثلاً ) .

2) إنّ سبب وجود خصائص الكهرباء السكونية في هذه الجسيمات هو أنّ لها خاصية وجود شحنة Charge عليها.

3) الشحنة الكهروستاتيكية هي نوعان : شحنة سالبة وشحنة موجبة ولا ثالث لها .

4) الشحنة السالبة ، ورمزها ( ـ ) ، وهي تلك الشحنة التي تظهر أثارها على مادة الأبونيت عند دلكها بالصوف .

5) الشحنة الموجبة، ورمزها ( + ) ، وهي تلك الشحنة التي تظهر أثارها على مادة الزجاج عند دلكه بالحرير.

6) أصغر جسيم (دقيقة) في الطبيعة له أصغر شحنة سالبة هو الالكترون الذي يدول حول نواة الذرة .

7) أصغر جُسيم في الطبيعة له أصغر شحنة موجبة هو البروتون الموجود في أنوية الذرات .

8) يُسمي العُلماء شحنة الالكترون هذه شحنة أولية ( Elementary Charge ) ومقدارها حسب قياسات المختبرات يساوي 1.602 × 10^-19 كولوم ( الكولوم هو وحدة قياس الشحنات في النظام الدولي للوحدات  SI) .

9) توجد بين الشحنات الكهروستاتيكية المختلفة قوى تجاذب يُسميها العلماء "قوى التجاذب الكهروستاتيكي" ، كما توجد بين الشحنات المتشابهة " قوى تنافر كهروستاتيكي " .

10) الشحنات الكهروستاتيكية لا تفنى ولا يمكن إحداثها فمجموع الشحنات الموجبة ثابتاً في الكون وكذلك مجموع الشحنات السالبة .

11) في الطبيعة يمكن أن تنفرد شحنة سالبة بنفسها ويمكن أن تنفرد شحنة موجبة بنفسها ، فمثلاً يمكننا أن نمسك الكترون بين إصبعين لنا ونقول " إنّ بين أيدينا شحنة سالبة منفردة " .

في آخر البحث وجب علينا أن نُنبّه إلى خطأ شائع بين غالبية دارسي الموضوع : يقولون : " ... ويحمل الإلكترون شحنة سالبة " ففي الجملة معنى أن الشحنة توجد كحمل على الإلكترون مثل ما يحمل أحدنا كتاباً . إنّ الشحنة هي خاصية من خصائص الإلكترون وهي ليست شيئاً محمولاً على الإلكترون .

في الفيزياء الشحنة ويُرمز لها بالحرف (q) ، هي وصف لوحدة قياس ، تُعبر عن مدى الزيادة أو النقصان في عدد الإلكترونات نسبة لعدد البروتونات في ذرة مادة ما .

تُعرف الشحنة أيضاً باسم شحنة الكهرباء أو الشحنة الكهربائية أو شحنة الكهرباء السكونية .

في الذرات يملك الإلكترون شحنة سالبة أساسية والبروتون يحمل شحنة موجبة وهذان النوعان من الشحنات متعادلين في المقدار ولكنهما متعاكسين في الإشارة .

في ذرة مادةٍ معينة تحدث الشحنة الكهربائية عندما يكون عدد البروتونات في النواة لا يُعادل عدد الإلكترونات المحيطة بالنواة. وعندما يكون هناك الكترونات أكثر من البروتونات فإن الذرة ستحمل شحنة سالبة ، وعندما يكون هناك الكترونات أقل من البروتونات فإن الذرة ستحمل شحنة موجبة .

تكون كمية الشحنة التي تحملها الذرة هي دائماً من مضاعفات الشحنة الأساسية وهي الشحنة التي يحملها الكترون واحد أو بروتون واحد. إن الجزيء أو الذرة أو أي جسيم له شحنة سالبة يملك قطبية كهربائية سالبة وأي جزيء أو ذرة أو أي جسيم له شحنة موجبة يملك قطبية كهربائية موجبة .

أي جسيم مشحون هو جسيم مكون من مجموعة من الذرات المشحونة وبالتالي فإن مجموع الشحنات في الجسيم يُساوي المجموع الحسابي – مع أخذ القطبية بعين الاعتبار – لكل الشحنات في الذرات مأخوذة معاً . وفي عينة كبيرة قد يصل مجموع الشحنات إلى كمية كبيرة من الشحنات الأساسية .

وحدة قياس الشحنة الكهربائية تِبعاً للنظام العالمي لوحدات القياس هي الكولوم (يرمز له بـ C) والكولوم الواحد يعادل تقريباً  6.24 × 10 ¹⁸ شحنة أساسية (إلكترون) ، ومن الطبيعي للأجسام الحقيقية أن تحمل شحنات يمكن أن يصل مقدارها إلى أعداد كبيرة من الكولومات .

يحيط بالجسم المشحون دائماً مجالٌ كهربائي ، ويسمى أيضاً المجال الكهربائي أو المجال الكهرو - سكوني .

وتتناسب قوة المجال الكهربائي عند أي نُقطة تقع على بُعد ما (مسافةٍ ما) من الجسم المشحون تناسباً طردياً مع كمية الشحنة الموجودة عليه . وتتناسب قوة المجال الكهربائي للجسم المشحون بالنسبة لهذه النقطة ، تناسباً عكسياً مع مربع المسافة بين النقطة والجسم .

عند اقتراب جسمين مشحونين من بعضهما تتولّد بينهما قوى كهربائية سكونية ، (وهناك فرق بين القوة الكهربائية السكونية والقوة المحركة الكهربائية المعروفة بالفولتية) ، وإذا كانت شحنات الجسمين متشابهة (+ ، + أو - ، -) فإن القوة الكهربائية الساكنة ستكون قوة تنافر ، وإذا كانت قطبية الشحنات مختلفة (+ ، -) فإن القوة الكهربائية السكونية ستكون جاذبة .

الكولوم

الكولوم (ويُرمز له بالحرف C) هو الوحدة المعيارية لقياس كمية الشحنة الكهربائية تِبعاً لتسمية النظام العالمي لوحدات القياس (SI) ، وهي قيمة قياسية Scalar وليست قيمة متجهة .    1 كولوم يُعادل تقريباً 6.24 × 10 18 شحنة إبتدائية (إلكترون)

وهكذا فإن 6.24 × 10 ¹⁸ إلكترون تملك شحنة تساوي 1 كولوم ، وذلك صحيح أيضاً بالنسبة لـ 6.24 × 10 ¹⁸ بوزيترون أو 6.24 × 10 ¹⁸ بروتون رغم أن هذين الجسيمين يحملان شحنة موجبة .

ووفقاً للنظام العالمي لوحدات القياس فإن الكولوم يكافئ (أمبير . ثانية) ، وبالعكس فإن تياراً كهربائياً قيمته 1 أمبير يمثل 1 كولوم من الشحنات الابتدائية المارة في نقطة معينة خلال وحدة الزمن ( 1 ثانية) وهذا يعني أن الأمبير يُكافيء (كولوم / ثانية) .

وحدة الشحنة الكهربائية الابتدائية هي كمية الشحنة الموجودة في إلكترون واحد ، وهي تُعادل تقريباً 1.6 × 10^-19 كولوم

تعتمد قوة تجاذب أو تنافر جسمين مشحونين كهربائياً على حاصل ضرب (ناتج) الشحنات (بوحدة الكولوم) لكلا الجسمين، وأيضاً تعتمد هذه القوة على مُربع المسافة بين الجسمين ، حيث أنه إذا كانت الشحنة القطبية متشابهة (موجب / موجب ، أو سالب / سالب) فإن القوة تكون قوة تنافر أو تباعد بينهما وإذا كان للجسمين شحنتين متعاكستين (موجب / سالب ، أو سالب / موجب) فإن القوة تكون قوة تجاذب .

التيار الكهربائي Current

التيار الكهربائي هو سيل من حاملات الشحنات الكهربائية ، وهي إما الكترونات أو ذرات مشحونة . الرمز المستخدم للتعبير عن التيار الكهربائي هو الحرف الإنجليزي (L) ، وحدة القياس المعيارية له هي الأمبير ويُرمز لها بـ (A) ، أمبير واحد من التيار يمثل كولوم واحد (وحدة لقياس كمية الكهرباء) من الشحنات الكهربائية (6.24 × 10 ¹⁸ حاملات شحنات) تمر في نقطة معينة في كل ثانية . يعتبر الفيزيائيون أن التيار الكهربائي يسري من النقاط الموجبة نسبياً إلى النقاط السالبة نسبياً ، وهو ما يسمى بالتيار الاصطلاحي أو تيار فرانكلين .

الإلكترونات وهي حاملات الشحنات الكهربائية الأكثر استخداماً – تحمل شحنات سالبة وتسري من النقاط السالبة نسبياً ، إلى النقاط الموجبة نسبياً .

يكون التيار الكهربائي إما مباشر أو متناوب ، التيار المباشر (Direct Current DC) يسري في نفس الاتجاه في جميع نقاط الدارة رغم أن الكمية اللحظية للتيار قد تختلف ، وفي التيار المتناوب (Alternating Current AC) فإن سيل حاملات الشحنات تعكس اتجاهها عدداً من المرات خلال وحدة الزمن (ثانية) ، وعدد دورات التيار المباشر الكاملة لكل ثانية تسمى التردد ووحدة قياسه الهيرتز ، ومثال على تيار مباشر هو التيار  الناتج عن خلية كهروكيميائية (بطارية جافة مثلاً) .

التيار المار في مساحة مقطع عرضي من مادة ما يسمى بكثافة التيار ووحدة قياسه هي أمبير / م² ، أو أمبير / سم² ، أو أمبير / ملم² ، وتُقاس كثافة التيار أيضاً بالأمبير / دورة .

وبشكلٍ عام كلما كانت كمية التيار أكبر في المادة الموصلة ازدادت كثافة التيار ، ولكن وفي بعض الحالات تتنوع قيمة كثافة التيار في أجزاء مختلفة من الموصل الكهربائي .

 ينتج التيار الكهربائي دائماً مجالاً مغناطيسياً ، وكلما كان التيار قوياً كان المجال المغناطيسي الناتج عنه قوياً .

الأمبير Ampere

الأمبير هو وحدة قياس معدل سيل الإلكترونات أو التيار الكهربائي في المادة الموصلة للكهرباء ، وقد سميت هذه الوحدة بالأمبير تِبعاً لأندريه ماري أمبير وهو فيزيائي فرنسي (1775 – 1836) . إن واحد أمبير من التيار الكهربائي يُمثِّل كولوم واحد من الشحنات الكهربائية (6.24 × 10 18) تمر عبر نقطة معينة في كل ثانية .

 الفولتية Voltage

الفولتية التي تسمى أيضاً القوة المحركة أو الدافعة الكهربائية هي تعبير عددي عن الفرق المحتمل في الشحنة بين نقطتين في المجال الكهربائي . ففي الموصل أو شبه الموصل الذي له مقاومة محددة للتيار المار ، كلما كانت الفولتية عالية أصبح سيل التيار الكهربائي أعلى (وهو كمية حاملات الشحنات المارة في نقطة محددة لكل وحدة من الزمن) .

نرمز للفولتية عادةً بحرف طباعي مائل V أو E ، ووحدة قياسها المعيارية هي الفولت ونرمز لها بحرف V عادي .

يستطيع فولت واحد تحريك كولوم واحد (6.24 × 10 ¹⁸) من حاملات الشحنات – مثل الإلكترونات – عبر مقاومة مقدارها أوم واحد في وحدة الزمن (ثانية واحدة) .

تكون الفولتية مباشرة أو متناوبة ، الفولتية المباشرة تحتفظ بنفس قيمة القطبية في كل الأوقات ، وينعكس اتجاه القطبية في الفولتية المتناوبة ضمن فترات زمنية متتالية .

تُنتج الفولتية مجالاً كهربائياً مستقراً (ساكناً) حتى عندما لا تتحرك حاملات الشحنات وعندها لا يوجد تيار كهربائي .

عند زيادة الفرق في الفولتية بين نقطتين بينهما مسافة معينة ، يصبح المجال الكهربائي الساكن أقوى ، وعند زيادة المسافة بين نقطتين تحملان فولتية معينة فإن كثافة الكهرباء السكونية المتدفقة تضعف في المنطقة المحصورة بينهما .

المقاومة Resistance

المقاومة هي ممانعة المادة لمرور التيار الكهربائي خلالها (حركة  سيل الإلكترونات فيها) ، وتكتب عادة باستخدام الحرف (R) ، ووحدة القياس المعيارية للمقاومة هي الأوم (Ohm) ، التي تكتب أحياناً ككلمة (Ohm) أو تختصر باستخدام الحرف اليوناني أوميغا (W) .

عند مرور تيار كهربائي قيمته 1 أمبير بمادة لها فولتية (فرق محتمل) قيمتها 1 فولت فإن مقاومة هذه المادة تساوي
1 أوم (W) .

بشكل عام ، عند ثبات قيمة الفولتية المستخدمة في المادة فإن التيار في دارة كهربائية ذات تيار مباشر (DC) يكون متناسباً تناسباً عكسياً مع المقاومة ، فإذا تضاعفت المقاومة فإن التيار ينقص نصف قيمته وإذا نقصت المقاومة إلى النصف فإن التيار يتضاعف ، هذه الفرضية تثبت صحتها على أنظمة التيار المتناوب (AC) ذات التردد المنخفض ، مثل الدارات الكهربائية المستخدمة في إنارة المنازل ، وفي بعض دارات التيار المتناوب (AC) خاصة ذات الترددات العالية فإن الوضع يكون معقداً أكثر لأن بعض أجزاء هذه الأنظمة تستطيع تخزين وإصدار الطاقة وأيضاً تستطيع تشتيت وتحويل الطاقة .

المقاومة الكهربائية لكل وحدة طول أو مساحة أو حجم لمادة ما تُعرف بالمقاوميّة ، أرقام المقاوميّة عادةً ما تكون معروفة لسلك النحاس وسلك الألمنيوم ووحدة قياسها هي الأوم لكل كيلومتر (أوم / كلم) .

قانون أوم Ohm’s law

قانون أوم عبارة عن علاقة رياضية بين التيار الكهربائي والمقاومة والفولتية ، وسُمي القانون تِبعاً للعالم الألماني جورج سايمون أوم .

في دارات التيار المباشر الكهربائية يكون قانون أوم بسيط وخطّي ، ولنفرض مقاومة قيمتها (R) أوم وتحمل تياراً قيمته (L) أمبير فإن الفولتية عبر جهاز المقاومة (المقاوِم) تساوي ناتج قيمة L × R .

رياضياً ، نُعبّر عن قانون أوم للدارة الكهربائية ذات التيار المباشر بثلاث معادلات :

1 فولت = 1 أمبير × 1 أوم	E = LR	الفولتية = التيار الكهربائي × المقاومة
1 أمبير = 1 فولت / 1 أوم	L = E / R	التيار الكهربائي = الفولتية / المقاومة
1 أوم = 1 فولت / 1 أمبير	R = E / L	المقاومة = الفولتية / التيار الكهربائي

وعند القيام بالحسابات اللازمة يجب استخدام وحدات القياس المتطابقة (أوم ، فولت ، أمبير) ، وإذا كانت الوحدات المستخدمة غير متطابقة فيجب تحويلها قبل القيام بالحسابات ، فعلى سبيل المثال كيلو أوم (Kilo ohm) يجب أن تحوّل إلى أوم وميكروأمبير (Microampere) يجب أن تحوّل إلى أمبير .

الموصلية    conductance

الموصلية هي مصطلح استخدم للتعبير عن سهولة سير التيار الكهربائي عبر مادةٍ ما ، ورياضياً يرمز إلى الموصلية بالحرف (G) ، ووحدة القياس المعيارية للموصلية هي سيمنز (siemens) واختصاراً تُعرّف باستخدام الحرف (S) .

عند مرور تيار كهربائي قيمته 1 أمبير عبر مقطع عرضي لمادة تملك فولتية قيمتها 1 فولت ، فإن الموصلية لهذه المادة قيمتها 1 سيمنز (S) ، ووحدة السيمينز (S) حقيقة مكافئة لـِ 1 أمبير / فولت .

إذا كانت G هي قيمة الموصلية (بوحدة السيمنز) لمادة ما و (L) هو التيار الكهربائي المار عبر المادة (بوحدة الأمبير) ، و E هي قيمة الفولتية في المادة (بوحدة فولت) ، فإن :

الموصلية = التيار الكهربائي / الفولتية         G = L/E

وبشكل عام ، عند ثبات قيمة الفولتية فإن التيار المار في دارة تيار كهربائي مباشر (DC circuit) يتناسب طردياً مع الموصلية ، فإذا تضاعفت قيمة الموصلية تتضاعف قيمة التيار الكهربائي ، وإذا قلّت قيمة الموصلية إلى عُشُر القيمة الأصلية فإن ذلك يحدث للتيار الكهربائي أيضاً ، وهذه القاعدة تنطبق على أنظمة التيار المتناوب ذات التردد المنخفض مثل الدارات المستخدمة لإنارة المنازل يصبح الموقف أكثر تعقيداً . في بعض الدارات الكهربائية ذات التيار المتناوب خاصةً عند الترددات العالية يصبح الموقف أكثر تعقيداً لأن بعض المواد في هذه الأنظمة تخزن وتفرغ الطاقة ، كما أنها أيضاً تشتتها وتحوّلها ، وهذا يؤدي إلى انحرافات كبيرة في العلاقة الرياضية السابقة .

ترتبط الموصلية عكسياً بالمقاومة ، فإذا كانت R هي قيمة المقاومة (بوحدة أوم) في مادة ما أو أداة ما ، فإن الموصلية G (بوحدة سيمنز) تعطى بالمعادلة التالية :

الموصلية = 1/المقاومة             G= 1/R

أشباه الموصلات Semiconductors

شبه الموصل هو مادة تتكون عادة من عنصر كيميائي صلب أو مركب كيميائي صلب . وتكون لهذه المادة خاصية توصيل التيار الكهربائي تحت ظروف معينة ، وعدم توصيل التيار في ظروف أخرى . وهذه الخاصية هي التي جعلت من أشباه الموصلات بيئة مناسبة لضبط التيار الكهربائي .

تعتمد موصلية المادة شبه الموصلة على التيار الكهربائي أو الفولتية المستخدمة لضبط القطب الكهربائي (الإليكترود) ، أو تعتمد على كثافة إشعاع الأشعة تحت الحمراء (IR) أو الضوء المرئي أو الأشعة فوق البنفسجية أو أشعة إكس .

تعتمد بعض خواص أشباه الموصلات على الشوائب المضافة إليها ، فالنوع (N) من أشباه الموصلات يحمل تياراً من الإلكترونات سالبة الشحنة وبطريقة تُشبه حركة التيار المار في سلك موصل، أما النوع ( p ) من أشباه الموصلات فإنه يحمل تياراً نتيجة نقص الإلكترونات ، يُسمى هذا النقص حفرة ، أو المفرغات (Holes) ، وهي الجزيئات التي موجبة ، وفي المادة شبه الموصلة من النوع (P) فإن حركة التيار يكون عكس اتجاه التيار الإلكتروني . 

من العناصر الكيميائية المستخدمة في تحضير أشباه الموصلات : الزرنيخ والبورون والكربون والجرمانيوم والسلينيوم والسيليكون والتيريليوم . السيليكون هو أشهر هذه المواد والمكون لمعظم أجزاء الدارات المدمجة (ICs) .

ومن المركبات شبه الموصلة المعروفة : زرنيخيد الغاليوم وأنتيمونيد الإنديوم وأكاسيد معظم المعادن ، ومن هذه المركبات يستخدم زرنيخيد الغاليوم (GaAs) على نطاق واسع في مكبرات الصوت التي تستقبل إشارات ضعيفة وأصوات خافتة .