العوامل المؤثرة على المقاومة الكهربائية وأمثلة عليها

العوامل المؤثرة على المقاومة الكهربائية

• طول السلك
• مساحة المقطع العرضي للسلك
• درجة الحرارة
• نوع المادة

من أجل معرفة تأثير العوامل المختلفة في المقاومة الكهربائية، يجب في البداية ان نتعرف على قانون اوم، وهو ينص إلى أن فرق الجهد الكهربائي بين طرفي ناقل معدني يتناسب بشكل طردي مع شدة التيار الكهربائي المار فيه، ويمكن التوصل إلى معلومات كثيرة من خلال هذا القانون، فلحساب الجهد الكهربائي نستعمل هذه العلاقة: (V=I*R)، لحساب قيمة التيار الكهربائيّ: (I=V/R)، أما لحساب قيمة المقاومة الكهربائيّة: (R=V/I).

سنقوم بتجربة على محطتين في تيار كهربائي لاستخلاص العلاقة بين العوامل المؤثرة على المقاومة الكهربائية وشدة التيار:

طول السلك:

نتخيل وجود سلك من النحاس طوله 1 م، يربط بين النقطة أ وب في الدارة الكهربائية، نسجل قيمة التيار الكهربائي، ثم نقوم بأخذ سلك آخر من النحاس بنفس مساحة المقطع العرضي لكن يختلف في الطول ويبلغ طول هذا السلك حوالي 2 م، نقوم بالربط بين النهايتين من خلال السلك الجديد من النحاس ونقوم بإزالة السلك القديم، ثم نقوم بتسجيل قيمة السلك الجديد، ونكتشف أن اتيار الكهربائي في الحالة الثانية نصف قيمة التيار الكهربائي في الحالة الأولى، ولتفسير الحالة من الناحية الرياضية نستعمل قانون أوم

• بما أن قيمة التيار الكهربائي I = V / R، والمقاومة الكهربائية زادت في الحالة الثانية ضعفي الحالة الأولى
• هذا يعني أن المقاومة تتناسب طردًا مع طول السلك.
• بالتالي زيادة طول السلك تعني زيادة المقاومة الكهربائية ونقصان قيمة التيار الكهربائي

مساحة المقطع العرضي للسلك:

في الحالة الثانية، خذ سلكين من النحاس بنفس الطول مع مساحة مقطع عرضي مختلفة، واجعل مساحة المقطع العرضي للسلك الأول أكثر من مساحة المقطع العرضي للسلك الثاني، واربط السلك الأول بين النقطتين أ وب في الدارة الكهربائية، وسجل شدة التيار الكهربائي، والآن افصل السلك الأول، واربط السلك الثاني بين محطات التيار الكهربائي، وقم بقراءة مقياس التيار الكهربائي مجددًا، سوف تلاحظ أن التيار الكهربائي تكون قيمته أعلى في السلك الأول من قيمة التيار الكهربائي في السلك الثاني الذي كانت مساحة مقطعه العرضي أقل.

• مقاومة التيار الكهربائي تتناسب عكسًا مع مساحة المقطع العرضي للسلك
• مقاومة السلك ذو المساحة القليلة أي السلك الرفيع أكبر من مقاومة السلك السميك.

نوع المادة:

ترتبط المقاومة في الدائرة الكهربائية بنوع المادة، فإذا أخذنا سلك من النحاس والآخر من الألمنيوم، وربطنا كل واحد منهما على حدة، سنلاحظ اختلاف في المقاومة الكهربائية، قم بربط السلك النحاسي بين المحطتين أ وب وسجل قيمة التيار الكهربائي، ثم افصل السلك النحاسي وقم بوضع سلك الألمنيوم بين المحطتين أ وب، وقم بتسجيل قيمة التيار الكهربائي، ستلاحظ أن قيمة التيار الكهربائي في سلك النحاس أعلى من قيمة التيار الكهربائي في سلك الألمنيوم

• هذا يعني أن مقاومة السلك النحاسي أقل من مقاومة سلك الألمنيوم
• مقاومة السلك تعتمد على نوعيته

تأثير درجة الحرارة:

في حال زيادة درجة الحرارة المرتبطة بالدارة الكهربائية، فإن المقاومة سوف تزداد، وبالتالي تعتبر الحرارة من العوامل التي تؤثر في قيمة المقاومة الكهربائية [1]

امثلة على مقاومة في الدائرة الكهربائية

المقاومة الكهربائية هي عنصر مهم من

عناصر الدارة الكهربائية

، وللمقاومة الكهربائية انواع عديدة

• 
  المقاومات الثابتة:
  
  مثل المقاومات الكربونية والسلكية، وتكون المقاومة السلكية ثابتة لا تتغير ومكتوب عليها بالارقام أو بالألوان، أما المقاومة الكربونية فتكون المقاومة مصنوعة من الكربون، فتكون مقاومتها كبيرة للغاية وشدة التيار قليلة على عكس المقاومة السلكية التي تكون قليلة، لأنها مصنوعة من سلك ملفوف على جسم المقاومة، وتكون قيمتها صغيرة نوعيًا بينما تكون شدة التيار فيها أعلى، يمكن حساب المقاومات الكربونية إما بجهاز خاص أو عن طريق ألوان المقاومة.
• 
  المقاومات المتغيرة:
  
  وهي إما ميكانيكية أو مقاومة ضوئية أو مقاومة حرارية، المقاومة الميكانيكية تكون مركبة عن طريق اللف او الانزلاق، المقاومة الضوئية تكون بتحويل الضوء إلى مقاومة، وتنخفض المقاومة عندما تزيد شدة الاضاءة، وتزيد المقاومة بانخفاض شدة الضوء، أما المقاومة الحرارية فهي عنصر الكتروني يحول الحرارة إلى مقاومة تختلف قيمتها وفقًا لدرجة حرارة المحيط. [2]

قانون اوم لحساب الجهد الكهربائي نستعمل هذه العلاقة: (V=I*R)، لحساب قيمة التيار الكهربائيّ: (I=V/R)، أما لحساب قيمة المقاومة الكهربائيّة: (R=V/I).

أي يمكننا من خلال قانون اوم استنتاج قيمة المقاومة الكهربائية، وسوف نطرح أمثلة من أجل تثبيت الفكرة بشكل أكبر

المثال الأول: قم بإيجاد مقاومة التيار الكهربائي إذا كانت قيمة التيار الكهربائي 0.3 أ وفرق الجهد المطبق هو 0.9 فولت.

• التيار الكهربائي 0.3 أ
• فرق الجهد المطبق على التيار الكهربائي 0.9 V.
• نقوم بتطبيق العلاقة الكهربائية R = V / I، نعوض القيم = 0.9/0.3 ، فالمقاومة الكهربائية تساوي = 3 Ω اوم

المثال الثاني: مقاومة السخان 50 Ω ومتصلة بمصدر 220 فولت ، احسب التيار في السخان.

• لدينا المعلومات التالية: مقاومة السخان هي 50 اوم
• فرق الجهد الكهربائي يساوي 220 فولط
• نقوم بتعويض هذه المعلومات في قانون اوم، وهو V = I × R
• نعيد ترتيب العبارة لنحصل على حساب التيار الكهربائي وهو I = V / R
• نعوض الأرقام = 220/ 50
• = 4.4 A
• التيار الكهربائي يساوي 4.4 أمبير [1]

ما هي العوامل التي تؤثر على قيمة المقاومة

الالكترونات التي تمر في الاسلاك الكهربائية في الدائرة الكهربائية تواجه المقاومة، والمقاومة بتعريفها البسيط هي مقاومة مرور التيار، فطريق الالكترون من نقطة لنقطة أخرى ليست عبارة عن طريق مستقيم، بل هو طريق متعرج يواجه الكثير من انواع العقبات، وهذه العقبات التي تواجه الالكترون في سبيل وصوله من نقطة لنقطة أخرى هي المقاومة، ويمكن أن تزيد وتنقص المقاومة، والمقاومة في الدائرة الكهربائية تتعلق بعناصر عدة، وهي:

• درجة الحرارة
• طول السلك الكهربائي
• مساحة المقطع
• طبيعة السلك

درجة الحرارة

: تزيد المقاومة بزيادة درجة الحرارة، هذا يعني أن مقاومة السلك تزيد مع درجة الحرارة في السلك

طول السلك الكهربائي

: تتناسب المقاومة بشكل طردي مع طول السلك الكهربائي، وكلما زاد طول السلك الكهربائي، تزيد المقاومة الكهربائية

مساحة المقطع العرضي

: تزيد المقاومة مع نقصان مساحة المقطع العرضي، هذا يعني أن المقاومة تتناسب عكسًا مع مساحة المقطع العرضي للسلك

طبيعة المادة:

تؤثر طبيعة المادة في مقاومة السلك الكهربائي

الجمع بين هذه العلاقات والعوامل يوصلنا إلى العلاقة بأن المقاومة الكهربائية تتناسب بشكل طردي مع طول السلك وعكسي مع مساحة المقطع العرضي للسلك، وهذا يعني أن R=p*L/ِِA  [3] [4]