معلومات عن المقاومة الكهربائية

معلومات عن المقاومة الكهربائية

تلعب الفيزياء دورًا هامًا في العصر الحديث لما تحمله من معلومات تمكننا من معايشة الحياة ومن هذه المعلومات معلومات عن المقاومة الكهربائية لتقليل الجهد الكهربي وبالتالي تقليل التيار المار في الأجهزة.

والمقاومة الكهربائية تتخذ أشكال متعددة طبقًا لتركيبها الداخلي كما تتنوع المقاومات الكهربائية على حسب الوظيفة التي تؤديها لتقليل مرور التيار والجهد في الأجهزة الكهربائية للحفاظ عليها من التلف والاحتراق.

وظيفة المقاومة الكهربائية

في علم الكهرباء تعرف بقدرتها على تحويل الطاقة من طاقة كهربية إلى طاقة حرارية في الدائرة الكهربية لمغايرة اتجاه التيار حيث يتم الاصطدام بين الجزيئات التي توجد في الموصلات والتي تكون ثابتة، والجزيئات التي تكون في التيار الكهربائي في الدائرة الكهربية.

وتوافر معلومات عن المقاومة الكهربائية أتاح لنا عمل الكثير من الأجهزة الكهربائية والسيطرة عليها وحمايتها من التلف والاحتراق حيث تعمل الدائرة الكهربائية على نقص الجهد الكهربي وبالتالي تقليل التيار الكهربي المار بالأجهزة الكهربائية.

قانون أوم

الوحدة المستخدمة في الفيزياء للمقاومة الكهربائية هي الأوم ويعرف الأوم بأنه مقاومة دائرة يمر بها تيار كهربائي مقداره واحد أمبير وجهد مقداره فولت واحد، وطبقا للرياضيات يمكن تعريف المقاومة الكهربائية على أنها الجهد الكهربي مقسوم على التيار الكهربي المتدفق في الدائرة الكهربية.

وقانون المقاومة هو: ت=ج/م حيث ت: التيار الكهربي، ج: الجهد الكهربي، م: المقاومة، أو   V=RIحيث V الجهد الكهربي   R المقاومة I التيار الكهربي، وبالتالي المقاومة تساوي الجهد على التيار الكهربي ومن خلال قانون أوم تتوافر لنا معلومات عن المقاومة الكهربائية.

• تصنيف المقاومة: تصنف المقاومة الكهربية إلى مقاومة كهربية ثابتة ومقاومة كهربية متغيرة.
• المقاومة الكهربية الثابتة: هي مقاومة قيمتها ثابتة بمعلومية الجهد والتيار المستخدم فيها وهي بسيطة وغير فعالة وتوجد هذه المقاومات من واحد اوم إلى مليون.
• المقاومة الكهربية متغيرة القيمة: تمثل جهاز كهربائي صغير يمكنه من تغيير درجة الحرارة للمقاومة مثل مفاتيح التحكم.

قوانين المقاومة الكهربائية

من القوانين الهامة في الكهرباء إذ توفر معلومات عن المقاومة الكهربائية يمكن الاستناد عليها في تشغيل الأجهزة الكهربائية وهذه القوانين هي قانون أوم السابق ذكره وقانون مجموع المقاومات على التوالي ومجموع المقاومات على التوازي.

 مجموع المقاومات على التوالي

ففي الدائرة التي تكون المقاومات فيها متصلة على التوالي يسير التيار فيها في اتجاه واحد فهو ليس له مسار آخر وبالتالي فإن القانون لمجموع هذه المقاومات كالآتي؛ المقاومة الكلية = مقاومة1 +مقاومة2 + مقاومة3 … مقاومة ن.

مثال: في دائرة كهربية تم توصيل ثلاث مقاومات على التوالي قيمة الأولى 5 أوم، والثانية 3 أوم والثالثة 4 أوم وبحسب القانون السابق فإن المقاومة الكلية تكون بجمع المقاومات الثلاثة فتكون قيمتها تساوي 12أوم.

مجموع المقاومات على التوازي

عند توصيل مجموعة من المقاومات على التوازي في دائرة كهربية من خلال طرفي كل مقاومة بالأخرى وبالتالي فإن مجموع هذه المقاومات، المقاومة الكلية = 1/مقاومة1 +1/ مقاومة2 + 1/ مقاومة3….1/ مقاومة ن.

مثال: تم توصيل ثلاث مقاومات على التوازي في دائرة كهربية قيمة الأولى 4 أوم وقيمة المقاومة الثانية والثالثة 8 أوم وبالتالي المقاومة الكلية تكون مجموع مقلوب المقاومات فتكون قيمتها حسب القانون تساوي نصف أوم.

قانون المقاومة حسب خصائص الموصل

يتم حساب المقاومة حسب طول السلك ومساحته العرضية ومقاومة المادة المستخدمة للتوصيل.  والقانون المستخدم هو المقاومة= مقاومة الموصل*طول السلك/ مساحة مقطع السلك العرضي.

التطبيقات المستخدمة طبقًا لقوانين المقاومة الكهربائية

ترتكز الأجهزة الكهربائية على حساب الطاقة وشدة التيار الكهربي المار في دوائرها الكهربائية والجهد والمقاومة المستخدمة لتقليل التيار والحفاظ على تلك الأجهزة والمولدات الكهربية من التلف والاحتراق عند مرور تيار كهربي عالي الجهد، وذلك من خلال قوانين المقاومة الكهربية.

ويمكن تطبيق قانون أوم على الدوائر التي يكون تيارها متردد، حيث يساهم في تحديد المقاومة الكهربية وتحديد التيار بمعلومية الكميات الأخرى فيكون حساب الطاقة بشكل بسيط ميسر.

عناصر الدائرة الكهربية

• المكثف الكهربي: بإمكاننا شحنه كبطارية لها قدرة منخفضة حيث يجعل الجهد الكهربي للدائرة الكهربية ثابت وغير متردد، ويخلصنا من الضجيج، ويمكن له أن يعمل كمؤقت للتيار الكهربي.
• الترانزستور: يعمل على السماح بمرور التيار الكهربائي وانقطاعه في الدائرة الكهربية لأنه يعمل مثل المفتاح في الدائرة.
• المقاوم: من خلال معلومات عن المقاومة الكهربائية المتوفرة لدينا بفضل العلماء تمكنا من صنع الأجهزة الكهربية لأن المقاومة تعمل على تقليل التيار الكهربائي المار في الدارة الكهربائية.
• المحث: هو سلك أو ملف يتم استعماله في الفلاتر.
• باعث الضوء: من الأجزاء المكونة للدائرة الكهربائية ويمكن الاستدلال من خلاله على عمل الدائرة ام لا من خلال الضوء المنبعث من باعث الضوء في الدائرة.

أنواع المقاومة الكهربائية

تتنوع المقاومات الكهربائية على حسب المواد التي تصنع منها وعلى حسب الشكل والحجم وهي بشكل أساسي إما خطية أو غير خطية نذكرها على موقع البوابة كالتالي لتتوافر لنا معلومات عن المقاومة الكهربائية.

المقاومة الخطية

تتناسب مع الجهد المستخدم عليها وهي نوعين:

• أولا مقاومة ثابتة: لها أنواع عديدة وهي كما يلي:
• مقاومة كربونية: فهي تتكون من الكربون وبها سلكين يتميزان بالتوصيل الجيد ويوجدان على أطرافها ورقيقة من البلاستيك بها ألوان توضح قيمتها. ويتم تحديد المقاومة على حسب المواد العازلة التي توجد بها.
• مقاومة سلكية ملتفة: قضيب يلتف حوله سلك مقاوم من الكروم أو النيكل، وقلب عازل من البورسلان أو السيراميك وهو لا يسبب الضجيج ولكنه عالي التكلفة حيث يمتاز بالكفاءة.
• المقاومات الرقيقة: عبارة عن طبقة رقيقة من الكربون أو الزجاج تمتاز بالتوصيل الجيد، لها قلب عازل مصنوع من الزجاج أو السيراميك وتتميز بسعرها القليل.
• المقاومة السميكة: مثل المقاومة الرقيقة لكنها تمتاز بسمك أكثر منها.
• ثانيا مقاومات متغيرة: تختلف قيمتها وللمقاومات المتغيرة أهمية في الأجهزة الكهربية مثل دائرة تنظيم الصوت في الراديو.

المقاومات غير الخطية

تختلف قيمتها باختلاف درجة الحرارة أو الجهد المستخدم عليها ولا تتناسب طردي مع التيار الذي يمر بها ومن الأمثلة عليها الثرمستور وهو حساس لدرجة الحرارة، والمقاوم الحساس للضوء الذي تختلف قيمته باختلاف الضوء الذي يسقط عليه.

طرق قياس المقاومة الكهربائية

من خلال المعلومات المتوافرة عن المقاومة الكهربائية وأنواعها سواء كانت ثابتة أو متغيرة فإن هناك عدة طرق لقياس المقاومة الكهربائية منها.

• الأوميتر: من خلاله يتم قياس المقاومة بشكل مباشر من خلال الاعتماد على التيار وفرق الجهد الكهربي.
• جهاز جسر كلفن المزدوج: حيث يتم استخدام هذا الجهاز في قياس المقاومات التي تتميز بأنها منخفضة القيمة.
• جهاز جسر يتستون: من أكثر الأجهزة استعمالا وشيوعا في حالات المقاومات المتماثلة إذ يستعمل لتحديد قيمة المقاومة المستخدمة.

العوامل المؤثرة على المقاومة الكهربائية

هناك الكثير من العوامل التي تؤثر في المقاومة الكهربائية ونعرف هذه العوامل من خلال معلومات عن المقاومة الكهربائية ليسهل استخدامها وتطبيقها على الأجهزة الكهربية وهذه العوامل هي:

• طول السلك: يتناسب طول السلك تناسب عكسي مع التيار المار حيث أنه كلما ازداد طول السلك تزيد المقاومة فيقل التيار الكهربائي في الدائرة الكهربية حيث يقل التصادم بين الإلكترونات.
• نوعية المعدن المصنع منه السلك: تؤثر المعادن حسب نوعيتها على المقاومة فمقاومة النحاس تختلف عن مقاومة باقي المعادن.
• درجة الحرارة: عندما ترتفع درجة حرارة السلك تهتز الذرات الموجودة في السلك فتزداد المقاومة مما يعيق مرور التيار الكهربائي.
• مساحة السلك: تتناسب مساحة السلك تناسب عكسي مع المقاومة فعندما تزيد مساحة السلك تقل المقاومة الكهربية فيسهل مرور التيار الكهربي.