قوانين المقاومة الكهربائية

المقاومة الكهربائية

المقاومة الكهربائية هي خاصية أساسية تدل على مدى قوة المادة التي تعارض تدفق التيار، وتزداد مقاومة الموصل مع درجة الحرارة، والمقاومة هي عبارة عن ممانعة مباشرة لمقاومة الموصل ذي مساحة مقطع عرضي ومتناسبة عكسيًا مع طول الموصل، فالمقاومة الكهربائية لمكون الدائرة هي نسبة الجهد المطبق على التيار الكهربائي الذي يتدفق عبره، ووحدة قياس المقاومة الكهربائية هي أوم، والتي تم تسميتها على اسم الفيزيائي الألماني جورج سيمون أوم، وسيتحدث هذا المقال عن قوانين المقاومة الكهربائية.^[١]

قوانين المقاومة الكهربائية

قانون أوم هو وصف العلاقة بين التيار والجهد والمقاومة الكهربائية، حيث تتناسب كمية التيار الثابت والمار من خلال طرفي موصل بشكل مباشر مع الفرق المحتمل أو الجهد بين طرفيه، وبالتالي إذا تضاعف الجهد بين طرفي السلك أو الموصل، فإن التيار يتضاعف أيضًا؛ ويظل حاصل قسمة القيمتين V/I ثابتًا، وبشكل عام ينص قانون أوم على أن الجهد أو فرق الجهد بين نقطتين يتناسب طرديًا مع التيار أو الكهرباء التي تمر عبر المقاومة، ويتناسب عكسيٍا مع مقاومة الدائرة، ويُطلق على حاصل قسمة الجهد على التيار بالمقاومة R المقاسة بوحدات تسمى أوم، ولا تتغير مقاومة المواد التي يسري قانون أوم عليها على نطاقات هائلة من الجهد والتيار، ويمكن التعبير عن قانون أوم حسابيًا ب:

المقاومة= الجهد/التيار

أو V/I = R، حيث أن المقاومة الكهربائية أو نسبة الجهد إلى التيار لكل أو جزء من الدائرة الكهربائية عند درجة حرارة ثابتة بشكل عام، ومجموع المقاومات الكهربائية ليس متساو بكل الأحوال، فهي تتفاوت فيما إذا كان التوصيل بينها التوالي أو على التوازي، وفيما يأتي يمكن بيان تفصيل ذلك:^[٢]

مجموع المقاومات على التوالي

لا يسري التيار في الدارة الموصولة مقاوماتها على التوالي إلا في مسار واحد لأنه لا يملك أي اتجاه آخر، ولذلك تكون المقاومة الكليَّة لعدد ن من المقاومات على التوالي ضمن القانون:

المقاومة _{المكافئة}= المقاومة₁+المقاومة₂+ المقاومة₃+...المقاومة _ن.

فمثلًا في الدائرة الكهربائية عندما يتم وصل ثلاث مُقاومات كهربائية فيها على التوالي، فإذا كانت قيمة المقاومة الأولى تُساوي 4 أوم، وقيمة المُقاومة الثانية والثالثة تُساوي 8 أوم، فإن المقاومة المكافئة هي 20.

مجموع المقاومات على التوازي

تنتظم المقاومات الموصولة على التوازي من خلال توصيل كل من طرفي كل مقاومة بطرفي المقاومة الأخرى، حيث يتوزع التيار بشكل غير متساو، حيث يسري التيار في كل فرع، ثم يتم إعادة دمجه مرَّة أخرى عندما يتم دمج جميع الفروع معًا، وهنا يتم حساب المقاومة الكليَّة عن طريق إضافة مجموع مقلوب المقاومات الموصولة على التوازي، ثم أخذ مقلوب المجموع كما يأتي لعدد المقاومات ن:

المقاومة _{المكافئة}= 1/المقاومة₁ +1/ المقاومة₂ + 1/ المقاومة₃..1/ المقاومة _ن.

وعلى سبيل المثال إذا كانت هناك دائرة كهربائية يوجد بها ثلاث مُقاومات موصولة على التوازي، وكانت قيمة المقاومة الأولى تُساوي 4 أوم، وكانت قيمتي المُقاومة الثانية والثالثة تُساوي 8، فإن المقاومة المكافئة لها هي: المقاومة المكافئة=1/8 +1/8 + 1/4=1/2.

قانون القاومة تبعًا لخصائص الموصل

يمكن حساب المقاومة بقانون آخر تبعًا لخصائص المادة الموصلة، كطول المادة أو السلك ومساحة المقطع العرضي ومقاومية المادة الموصلة، وهذا القانون كالآتي:

المقاومة= ρ* طول السلك/ مساحة مقطعه العرضي.

حيث ρ هي مقاومية المادة الموصلة وتختلف قيمتها من مادة لأخرى.

علاقة المقاومة بالتيار الكهربائي

في قانون أوم يساوي التيار في الموصل فرق الجهد المحتمل عبر الموصل مقسومًا على المقاومة الكهربائية لللموصل، أو ببساطة I = V/ R، وفرق الجهد المحتمل عبر الموصل يساوي حاصل ضرب التيار بالمقاومة V = IR، وفي الدائرة التي يكون فيها فرق الجهد ثابتًا، قد ينخفض ​​التيار بإضافة المزيد من المقاومة أو إنقاصها، ويمكن التعبير عن قانون أوم من حيث القوة الدافعة الكهربائية، أو الجهد الكهربائي لمصدر الطاقة الكهربائية مثل البطارية، ولإقامة علاقة الجهد الحالي، تظل النسبة V/I ثابتة لمقاومة معينة، وبالتالي يجب أن يكون الرسم البياني بين فرق الجهد والتيار خطًا مستقيمًا، V / I = Z.^[٣].

تطبيقات قوانين المقاومة الكهربائية

قوانين المقاومة الكهربائية هي واحدة من أبسط قوانين الكهرباء، إذ أنها تساعد في حساب الطاقة والكفاءة والتيار والجهد والمقاومة لعنصر الدائرة الكهربائية، وبالتالي فهي ركيزة أساسية في تشغيل الأجهزة الكهربائية ومولدات الطاقة وغيرها الكثير، وينطبق قانون أوم أيضًا على دوائر التيار المتردد، حيث تكون العلاقة بين الجهد والتيار أكثر تعقيدًا من التيارات المباشرة، لذلك يساعد قانون أوم في تحديد التيار أو المعاوقة أو المقاومة الكهربائية للدائرة الخطية عندما تكون الكميات الأخرى المعروفة، وبالتالي فهو يجعل حساب الطاقة أبسط. ^[٢]

المراجع[+]

1. ↑ "Electricity Basics: Resistance, Inductance and Capacitance", livescience, Retrieved 5-6-2019. Edited.
2. ^ ^{أ ب} "Ohm’s Law and Resistance", www.toppr.com, Retrieved 27-06-2019. Edited.
3. ↑ "Ohm's law", britannica, Retrieved 5-6-2019. Edited.