قانون أوم: المقاومة
المقاومة الكهربائية هي خاصية أساسية في الدوائر الكهربائية، تعارض مرور التيار. وفقًا لقانون أوم، تُحسب المقاومة (R) بواسطة الصيغة:
R = V / I
حيث:
- V هو الجهد (الفولتية) بوحدة الفولت (V).
- I هو التيار الكهربائي بوحدة الأمبير (A).
- R هي المقاومة بوحدة الأوم (Ω).
العوامل المؤثرة في المقاومة
تعتمد مقاومة الموصل على:
- الطول (L): تزداد المقاومة طرديًا مع زيادة طول الموصل.
- المساحة العرضية (A): تقل المقاومة عكسيًا مع زيادة مساحة المقطع العرضي.
- المقاومية (ρ): خاصية مادية للمادة تحدد قدرتها على مقاومة التيار.
- درجة الحرارة: في المعادن، تزداد المقاومة مع ارتفاع الحرارة، بينما في أشباه الموصلات قد تقل.
الصيغة العامة:
R = ρ *(L/A)
شرح مفصل:
1. مفهوم المقاومة الكهربائية
المقاومة هي مقياس لصعوبة مرور الإلكترونات عبر مادة ما بسبب تصادمها مع ذرات المادة. كلما زادت المقاومة، قل التيار لنفس الجهد المطبق (وفقًا لقانون أوم).
2. قانون أوم وتطبيقاته
- الصيغة الأساسية:
[ V = I \cdot R ]تُستخدم لحساب أحد المتغيرات عند معرفة الاثنين الآخرين (مثل إيجاد الجهد عبر مقاومة معروفة). - أمثلة:
- إذا كان الجهد 12 فولت والمقاومة 3 أوم، فإن التيار ( I = \frac{V}{R} = 4 ) أمبير.
- لتوصيل جهاز يعمل بتيار 2 أمبير على جهد 220 فولت، يجب ألا تقل المقاومة عن ( R = \frac{220}{2} = 110 ) أوم.
3. العوامل المؤثرة في المقاومة
- الطول والمساحة:
- مثال: سلك نحاسي بطول 10 أمتار ومساحة 1 مم² سيكون مقاومته أعلى من سلك بنفس المادة بطول 5 أمتار.
- المقاومية (ρ):
- النحاس (ρ ≈ 1.68×10⁻⁸ Ω.m) موصل جيد، بينما للحديد (ρ ≈ 1.0×10⁻⁷ Ω.m) مقاومية أعلى.
- درجة الحرارة:
- في المصابيح المتوهجة، تزداد مقاومة الفتيلة عند التسخين، مما يحدد سطوع الضوء.
4. تطبيقات عملية
- الدارات الإلكترونية: اختيار مقاومات مناسبة لحماية المكونات من التيار الزائد.
- شبكات التوزيع: استخدام مواسعات ذات مساحة عرضية كبيرة لتقليل الفقد في الطاقة (( P = I^2 R )).
المقاومة الكهربائية تحكمها خصائص فيزيائية مثل الأبعاد ونوع المادة، وتلعب دورًا حيويًا في تصميم الدوائر الكهربائية. فهم قانون أوم والعوامل المؤثرة في المقاومة يساعد المهندسين في تحسين كفاءة الأنظمة الكهربائية.
ملاحظة: الوحدات المستخدمة يجب أن تكون متسقة (مثل الأمبير للتيار، الفولت للجهد، الأوم للمقاومة).
