المقاومة الكهربائية وقانون أوم

بواسطةفوري

المقاومة الكهربائيَّة

تُعتبر المقاومة الكهربائية خاصيَّة من خواص الدوائر الكهربائية، وهي عبارة عن جزء من الدائرة الكهربائية يقوم بتحويل الطاقة الكهربائيَّة إلى طاقة حرارية، حيث تدخل الدارة الكهربائية في صناعة العديد من الأجهزة الكهربائية كالمصابيح وسخانات المياه الكهربائية، وغيرها.[١]

المقاومة الكهربائية وقانون أوم

يُمكن تعريف المقاومة الكهربائية على أنها نسبة الجهد المُطَبَّق على الجهاز أو الدارة مَقسوماً على التيار الكهربائي الذي يتدفق عبر هذا الجهاز أو الدارة، وهذا ما يُعرف أيضاً بقانون أوم والمُتَمَثِّل في العلاقة التالية:[٢]

ت= ج/ م
حيث أن ت هو التيار الكهربائي، وج هو الجهد الكهربائي، أمَّا م فهي المقاومة الكهربائية.

مجموع المقاومات الكهربائية

يختلف مجموع المقاومات الكهربائية في حال كانت هذه المقاومات موصولة على التوالي أو على التوازي، ويُمكن بيان طريقة حساب كل منهم حسب التالي:[٣]

  • مجموع المقاومات على التوالي: عندما تكون المقاومات موجودة على التوالي فإنَّ التيار لن يَسلُك سوى مسار واحد لأنه لا يملك غيره، وبالتالي فإن التيار هو نفس التيار الذي يَعبر كُل مُقاومة، فيتاي

وزم إيجاد قيمة المقاومة الكليَّة عن طريق جمع المقاومات مع بعضها البعض ببساطة، فتكون المقاومة الكليَّة في هذه الدارة م، وتُساوي:

م= م1 م2 م3 م4…إلخ

على سبيل المثال إذا كانت لدينا دارة كهربائية تمَّ وصل ثلاث مُقاومات كهربائية فيها على التوالي وكانت قيمة المقاومة الأولى تُساوي 4 أوم، وقيمة المُقاومة الثانية والثالثة تُساوي 8 أوم، وكانت قيمة جهد البطارية الموصولة مع هذه المقاومات في هذه الدارة 10 فولت، فإنَّ قيمة التيار يتم حسابها من خلال قانون أوم:

ت= ج/ م، حيث أن م =م1 م2 م3
ت= ج/ (م1 م2 م3)
ت= 10/ (8 8 4)، ت=0.5 أمبير إذاً فإنَّ التيار الكهربائي الذي يعبر خلال كل مُقاومة يُساوي 0.5 أمبير.
  • مجموع المقاومات على التوازي: تكون المقاومات الموصولة على التوازي مُرتَّبة عن طريق ربط كل من طرفي كل مُقاومة بطرفي المُقاومة الأخرى، مما جعل التيار مُوزعاً وغير مُتساوياً، حيث يتوزع التيار في كل فرع، ثم يُعاد دمجه مرَّة أخرى عند دمج جميع الفروع معاً، لكن الجهد في المقاومات الموصولة على التوازي هو ذاته، ويُمكن حساب المُقاومة الكليَّة للمقاومات الموصولة على التوازي عن طريق إضافة مجموع مقلوب المقاومات الموصولة على التوازية، ثم أخذ مقلوب المجموع كما يلي:
1/م = 1/م1 1/م2 1/م3… إلخ

على سبيل المثال إذا كانت لدينا دارة كهربائية يوجد بها ثلاث مُقاومات موصولة على التوازي، وكانت قيمة المقاومة الأولى تُساوي 4 أوم، وكانت قيمتي المُقاومة الثانية والثالثة تُساوي 8 أوم، وكانت قيمة جهد البطارية الموصولة في ذات الدارة 10 فولت، فيُمكن حِساب قيمة التيار الكهربائي في كُل مُقاومة على حدا، لكن أولاً يجب حِساب قيمة التيار الكلي الموجود في هذه الدارة:

1/م = 1/8 1/8 1/4
م= 2 أوم
ت= ج/ م
ت= 10/2
ت=5 أمبير
ثم يتم حساب التيار لكل مُقاومة على حد من خلال قانون أوم، لتكون قيم التيار المارة في المقاومات:
ت1=ج1/م، ت1=4/10، ومنها فإنَّ التيار الأول يساوي 2.5 أمبير
ت2=ج2/م، ت2=8/10، ومنها ت2= 1.25 أمبير،ت3=1.25 أمبير.

العوامل المؤثرة بالمقاومة الكهربائية

يوجد العديد من العوامل المؤثر بالمقاومة الكهربائية، ومنها:[٤][٥]

  • طول السلك: كلما زاد طول السلك زادت المقاومة وبالتالي فإنَّ التيار الكهربائي الذي يَسري في هذا السلك يَقِل، وذلك لأن حركة الإلكترونات تُصبح أكثر سهولة مع زيادة طول السلك.
  • نوع المعدن المصنوع منه السلك: حيث إن مقاومة بعض المعادن كالألمنيوم مثلاً مُختلفة عن غيرها من المعادن، ولكل من هذه المعادن إيجابيات وسلبيات من ناحية التأثير على المقاومة.
  • درجة الحرارة: تزداد المُقاومة مع ارتفاع درجة حرارة السلك، وذلك بسبب اهتزاز الذرات الموجودة في السلك مما يجعل مرور التيار الكهربائي أكثر صعوبة.
  • المساحة العرضية للسلك: كل ما زادت المساحة العرضية للسلك زادت عدد الإلكترونات المتدفقة مما يتسبب في خفض المقاومة.

المراجع

  1. ↑ “Resistance”, /www.britannica.com, Retrieved 30-4-2019. Edited.
  2. ↑ “Resistance”, hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/, Retrieved 30-4-2019. Edited.
  3. ↑ “Current and resistance”, physics.bu.edu/, Retrieved 30-4-2019. Edited.
  4. ↑ “Things affecting resistance”, van.physics.illinois.edu,22-10-2007، Retrieved 30-4-2019. Edited.
  5. ↑ “Factors that affect the resistance of a wire “, www.cyberphysics.co.uk, Retrieved 30-4-2019. Edited.