المقاومة الكهربائية وقانون اوم

المقاومة الكهربائية مصطلح أساسي في الكهرباء, فما هي المقاومة الكهربائية ؟ وما هو قانون أوم ؟ وما هي طريقة قياس المقاومة الكهربائية ؟ وما هي الوان المقاومات وكم قيمها ؟ وما أنواع المقاومات ؟ هذه الاسئلة وغيرها ستجد إجابتها في هذا المقال.

ما هي المقاومة الكهربائية Electric Resistance ؟

يمكن تعريف المقاومة الكهربائية بأنها مقاومة المواد لسريان التيار الكهربائي عبرها. ولشرح مفهوم المقاومة من ناحية فيزيائية افرض ان لدينا سلك او موصل على شكل مربع. انظر الصورة التالية:

اتجاه السهم يوضح اتجاه سريان التيار current في الموصل. نحن نعلم ان التيار الكهربائي عبارة عن سريان الالكترونات عبر الموصل، هذه الالكترونات اثناء انتقالها تتوزع بانتظام عبر مساحة مقطع الموصل باللون الاحمر في الشكل أعلاه.

نلاحظ أنه: كلما نقصت او قلت مساحة مقطع الموصل زاد تزاحم الالكترونات فيها وبالتالي تزيد المقاومة الكهربائية والعكس صحيح كلما كانت المساحة كبيرة ستنتقل الالكترونات عبر الموصل بكل اريحية ويقل ضغط الشحنات عبر مساحة مقطع الموصل وبالتالي تقل المقاومة الكهربائية، وهذا هو مفهوم المقاومة الكهربائية فيزيائيا بكل بساطة.

قانون أوم Ohm’s Law

ينص قانون اوم علي ان: شدة التيار I المار عبر الموصل تزيد بزيادة فرق الجهد V عبر طرفي الموصل.

من النص أعلاه نجد ان التيار يتناسب مع الجهد تناسبا خطيا أي انه كلما زاد الجهد الكهربائي عبر الموصل سيزيد التيار المار خلاله وثابت التناسب بين الجهد والتيار هو عبارة المقاومة الكهربائية . وعليه يمكن كتابة قانون اوم رياضيا كما يلي:

V = I * R

حيث ان:

R تمثل المقاومة الكهربية مقاسة بوحدة الاوم Ω

V يمثل فرق الجهد الكهربي مقاسا بالفولت V

I يمثل شدة التيار بالأمبير A

عندما نقوم بتسليط جهد مقداره فولت واحد عبر موصل وكان التيار المار في هذه اللحظة خلاله هو امبير واحد حينها نقول ان مقاومة ذلك الموصل هي عبارة عن أوم واحد.

وحدة قياس المقاومة الكهربائية

تقاس المقاومة الكهربائية فيزيائيا في النظام العالمي للوحدات بوحدة الأوم Ohm  ويرمز للأوم بالرمز Ω . حيث أن اوم هو عالم الماني بحث في هذا المجال ووضع العلاقة الرئيسية التي تربط بين كل من الجهد والتيار والمقاومة.

حساب المقاومة الكهربائية للموصل

قانون اوم يشرح قياس المقاومة الكهربائية بدلالة كل من الجهد والتيار ولكن تحسب المقاومة الكهربائية للمادة ايضا عن طريق الأبعاد الأساسية للموصل حيث نجد أن المقاومة:

تتناسب طرديا مع طول الموصل L: اي انه كلما زاد طول الموصل ستزيد ذرات الموصل التي سيسري فيها التيار وبالتالي تزيد المقاومة بزيادة طول الموصل.

R ∝ L

تتناسب عكسيا مع مساحة السطح اي كلما قلت مساحة مقطع الموصل تزيد المقاومة بازدحام الالكترونات عبر المقطع الصغير كما اوضحنا سابقا.

(R ∝ (1/A

مما سبق ينتج أن:

(R ∝ (L/A

ثابت التناسب في هذه الحالة يعرف بالمقاومة النوعية للموصل Resistivity وهي خاصية للمادة المصنوع منها الموصل مثلها مثل كثافة المادة اي هي خاصية فيزيائية للمادة وتقاس بوحدة الاوم.متر. وتصبح المقاومة تساوي

R = (ρ×L)/A

حيث أن:

L يمثل طول الموصل بالمتر.
ρ تمثل المقاومة النوعية للموصل بوحدات الاوم.متر.
A تمثل مساحة مقطع الموصل بالمتر المربع.

المقاومة الكهربائية كعنصر الكتروني

تصنع المقاومات الكهربائية بقيم مختلفة ليتم استخدامها في الدوائر الالكترونية بشكلها المألوف لتناسب الغرض المعين الذي وضعت من أجله في الدائرة وتصنع بأحجام مختلفة كما بالشكل التالي:

وتتركب داخليا من مواد موصلة لها مقاومية معينة تلف جيدا مع بعضها بعضا والشكل التالي يبين التركيب الداخلي للمقاومة:

قياس المقاومة الكهربائية

يتم معرفة مقدار المقاومة بطريقتين رئيسيتين احداهما مباشرة والثانية هي عبارة عن طريقة حسابية وتحتاج الي خبير بعكس الطريقة الاولى.

الطريقة الاولى: باستخدام جهاز قياس المقاومة (اوميتر Ohmmeter)

اذ يتم توصيل المقاومة بين طرفي الجهاز وهو يقوم بقراءة مقدار المقاومة واظهارها علي الشاشة مباشرة. الشكل التالي يوضح هذه الطريقة:

الطريقة الثانية: الشفرة اللونية – Color Code

الوان المقاومات وقيمها

تعرف هذه الطريقة بطريقة الشفرة اللونية وهي طريقة حسابية تحتاج الي خبرة ومعرفة بعكس الطريقة الاولي المباشرة.

الشفرة اللونية عبارة عن حلقات ملونة مستديرة توضع على الغلاف الخارجي للمقاومة وكل لون من هذه الالوان له مدلول ومقدار معين وعن طريق الحساب يتم ترتيب وضرب مقادير الالوان لتعطي قيمة المقاومة الكلية.

هذه الالوان هي معيار عالمي متفق عليه وموضح بالجدول التالي:

إليك هذا المثال لمعرفة كيفية ايجاد مقدار مقاومة معينة بهذه الطريقة، المقاومة المراد حساب قيمتها في الشكل التالي:

نبدأ من جهة الاشرطة المتقاربة دائما:

الشريط الاول برتقالي ومقداره يساوي 3 من الجدول.
الشريط الثاني برتقالي ومقداره ايضا يساوي 3
الشريط الثالث ابيض ومقداره يساوي 9
الان اصبح لدينا 339
الشريط الرابع اسود وسيكون عامل الضرب في هذه الحالة هو 1 أي سنقوم بضرب الرقم 339 في 1
ويصبح مقدار المقاومة في هذه الحالة 339 أوم
الشريط الخامس بني وهو يوضح مدي نسبة الخطأ في هذه المقاومة وتساوي 1% اي اننا اذ قمنا بقراءة المقاومة عن طريق جهاز قياس المقاومة (اوميتر) فان مقدار هذه المقاومة سيكون بين 335.61 و 342.39 اوم أي بإضافة وطرح 1% من 339 (3.39) للمقدار نفسه.

نسبة الخطأ تظهر نتيجة لتأثر المقاومة الكهربائية بدرجة الحرارة وعوامل الجو، إذ إن الحرارة هي من العوامل المهمة التي تبعا لها تتغير قيمة المقاومة ضمن المدى المذكور.

أنواع المقاومات الكهربائية

يمكن تصنيف المقاومات الكهربائية حسب إمكانية تغيير مقدارها إلى المقاومات الثابتة والمتغيرة.

1- مقاومة ثابتة fixed resistor: وهي مثل المقاومات سابقة الذكر. ويرمز لها بالرمز التالي:

2- مقاومة متغيرة Potentiometer: وهي كما بالشكل التالي:

ويتم التحكم في مقدار المقاومة عن طريق تغيير (ادارةأو لف) الذراع الموجود بالمقاومة ويكون لها ثلاثة ارجل فاذا قمنا بتوصيل الرجل الاولي والاخيرة في الدائرة فإننا سنحصل علي المقدار الكلي للمقاومة المتغيرة ولا يمكننا التحكم في مقدارها في هذه الحالة.

أما اذا قمنا بتوصيل اي من الطرفين الجانبيين والطرف الاوسط في الدائرة فان المقاومة في هذه الحالة ستكون خاضعة للتغيير من الصفر الي مقدار المقاومة الكلي.

إذا قمنا بتوصيل جهاز الاوميتر بالطرف الأول والاوسط فإنه يعطي قراءة تساوي:

القيمة الكلية للمقاومة المتغيرة – قراءة الاوميتر في حال توصيله بالطرف الثالث والطرف الاوسط.

يرمز لها في الدوائر الكهربائية بالرمز التالي:

هكذا زوار موقعنا الكرام, نكون قد انهينا المقال فلا تترددوا في كتابة أسئلتكم واستفساراتكم بالتعليقات وسنرد عليها بأسرع وقت.

ولاتنسوا الاشتراك بالبريد ليصلكم الجديد ولا تنسوا أيضا مشاركة رابط المقال مع أصدقائكم في مواقع التواصل الاجتماعي.