تعريف المقاومة الكهربائية وقانون أوم .. وتمارين عليها مع حلولها

كتابة: ماريان ابونجم آخر تحديث: 13 أغسطس 2021 , 17:31

تعريف المقاومات الكهربائية

المقاومة تعتبر مكون كهربائي يحد من تدفق التيار الكهربائي داخل الدائرة ، وهو المثل الموضح لهذه الفكرة في أغلب الأحيان لشرح الأمر هو تشبيه التيار الكهربائي كتدفق المياه داخل خرطوم، يمكن تشبيه المقاوم على أنه انقباض داخل الخرظوم ليحد من أندفاع الماء.[1]

والأغلبية المهتمة بعلوم الفيزياء تعرف قانون أوم للمقاومة: V=IR/V، وV معناها الجهد خلال المقاومة، وI هو التيار المتدفق داخل المقاوم أما الـR هي المقاومة، هذه هي المعادلة التي تقوم بالربط بين التيار والجهد والمقاومة وهي القاعدة للعمل بالمقاومات والمكونات السلبية الأخرى.

تحت المجهر، تتكون المقاومات من مجموعة مختلفة من المواد التي هي توصل الكهرباء، ولكنها ليست حل مثالي، لذا فإن قدرة الإلكترونات على التدفق تحدها البنية الذرية للمواد التي يتم أختيارها، عن طريق أختلاف خصائص الموصل كالمادة الموصلة، وكذلك المساحة للسطح ومدة الأستخدام، من الجائز التحكم في المقاومة بسبب الدقة، تُقاس المقاومة بقانون الأوم، ورمز المقاومة هو Ω.

تعريف قانون أوم

يمكن أن يستعمل قانون أوم للتأكد من القيم الصحيحة والثابتة للدائرة الكهربائية، ومعدلات التيار الكهربائي، وطرق إمداد الجهد، وخفض الجهد، إذا عرفت أداة الاختبار مثلاً، قياس تيار العالي عن الطبيعي، فقد يدل هذا أن المقاومة قد قلت أو أن الجهد قد أرتفع، مما يؤدي إلى تحديد حالة الجهد العالي، قد تدل هذه إلى مشكلة بالعرض أو بالدائرة.

في دائرة التيار المباشر (Direct current)، قد يدل قياس التيار الأضعف من الطبيعي أن الجهد قد قل، أو أرتفعت مقاومة الدائرة، الأسباب الجائز حدوثها لرفع المقاومة هي الموصلات الضعيفة أو الغير محكمة أو الفاسدة أو التالفة.

توضع الأحمال في الدائرة على التيار الكهربائي، يمكن أن تصبح الأحمال خلال أي نوع من المكونات مثل: الأجهزة الكهربائية الصغيرة أو أجهزة الحاسب الآلي أو الأجهزة منزلية، تشتمل أغلب هذه الأحمال داخل لوحة يتوفر عليها ملصق مرفق، تمنح لوحات الأسماء هذه شهادة السلامة والأعداد المرجعية الكثيرة.

يقول الفنيون عن لوحات الأسماء المكتوبة على الأجهزة لتوضيح قيم الجهد والتيار المعيارية، خلال الاختبار إذا توفر للفنيون أن القيم العرفية لا توضح على أجهزة القياس الرقمية المختلفة أو عدادات المشبك الخاصة به، فيمكن أستعمال قانون أوم لمعرفة أي جزئية من الدائرة تواجه مشكلة ومن هنا يتم تحديد المكان الذي قد توجد خلاله المشكلة.[2]

عوامل تتوقف عليها المقاومة الكهربائية

أن المقاومة تعتبر مقاومة تدفق التيار الكهربائي من خلال الموصل، يمكن قياس مقاومة الدائرة الكهربائية رقمياً، الموصل والمقاومة يتماشيان عكسياً، كلما أرتفعت القدرة على التوصيل كلما قلة المقاومة.

المقاومة = فرق محتمل / تيار.

العوامل التي يعتمد عليها الموصل، فهي تعتمد على العوامل الأتية:

  • درجة حرارة للموصل.
  • نقطة المقطع العرضي للموصل.
  • مكونات ومادة الموصل.
    تتناسب المقاومة الكهربائية طرديا مع الطول وهو (L) للموصل وتتماشى بالعكس مع منطقة المقطع العرضي وهي (A).
    المعادلة تكون: “R = ρl / A”، والـρ تعتبر مقاومة المادة وقياسها بالميكرومتر، والأوم بالمتر.

المقاومة تعتبر قياس نوعية القدرة للمادة على مقاومة أنطلاق التيار الكهربائي، من الظاهر أن العوازل سيكون لها قيمة مقاومة مرتفعة عن الموصلات.[3]

تمارين وتطبيقات قانون أوم

  • التمرين الأول:

أوجد التيار I عن طريق المقاوم للمقاومة R = 2 Ω إذا كان الجهد من خلال المقاوم هو 6 فولت.

الحل:
استبدل R بـ 2 و V بـ 6 في قانون أوم V=IR/V.
6 = 2 I
الحل  للحصول على I

I = 6 / 2 = 3 A

  • التمرين الثاني:

في الدائرة المرفقة أدناه، توجد المقاومات R1 و R2 بشكل متتالي ولهما مقاومة 5 Ω و 10 Ω، على التالي، الجهد من خلال المقاوم R1 = 4 فولت، البحث عن التيار المار من خلال  المقاوم R2 والجهد من خلال ذات المقاوم.[4]
الدائرة الكهربائية المراد حلها في التمرين الثاني.

الحل:
نستخدم قانون أوم V=IR/V لإيجاد التيار I1 الذي يمر عبر R1.
4 = 5 I1
حل من أجل I1
I1 = 4 / 5 = 0.8 A
المقاوماتان في سلسلة وبالتابعية يمر بذات التيار عن طريقهما، ومن ثم فإن I2 إلى R2 الحالي يساوي 0.8 أ.
نستخدم الآن قانون أوم لإيجاد الجهد V2 عبر المقاوم R2.

V2 = R2 I2 = 10 (0.8) = 8 V

  • التمرين الثالث:

في الصورة أدناه، تصبح المقاومات R1 و R2 متماثلان ولهما مقاومات 8 Ω و 4 Ω ، بالتسلسل، التيار المار خلال R1 = 0.2 A ابحث عن الجهد من خلال المقاوم R2 والتيار الذي يمر خلال نفس المقاوم.
الدائرة الكهربائية المراد حلها في المثال 3.

الحل:
استخدم قانون أوم V=IR/V  لمعرفة الجهد V1 خلال المقاوم R1.
V1 = 8 (0.2) = 1.6 V
الجهد عبر المقاوم R1 والجهد عبر المقاوم R2 هو نفسه لأن R1 و R2 متوازيان.
يستعمل قانون أوم لإيجاد تيار I2 الذي يسير عبر المقاوم R2.
1.6 = 4 I2
حل من أجل I2

I2 = 1.6 / 4 = 0.4 A

مدى أهمية قانون أوم

  • الدوائر الكهربائية المتاحة في كل مكان في الحياة اليومية، من الدوائر المتكاملة المعقدة التي تسيطر على الجهاز الذي توجد به الأسلاك التي تعطي قدرة التشغيل أو وقف المصباح الكهربائي مثلاً بالمنزل، ستكون الحياة كاملةً مختلفة جداً إذا لم يكون محاط بالدوائر الكهربائية المتوفرة بكل مكان نذهب إليه.
  • يعتبر قانون أوم هو من المعادلات التي ترتبط بفهم الدوائر الكهربائية، ولكن لفهمه بشكل صحيح، فسيحتاج الأمر فهم سليم للقواعد الرئيسية التي تصل كل من الجهد والتيار و المقاومة، قانون أوم هو ببساطة المعادلة التي توضح العلاقة فيما بين  الثلاثة في داخل الموصلات.
  • الجهد الكهربي يعتبر المصطلح الأكثر أستعمالاً لمعرفة فرق الجهد الكهربائي بين نقطتين، وهو يوضح الدفع الذي يعطي للشحنة الكهربائية فرصة الحركة خلال حلقة متصلة، يصف العالم الفيزيائي الألماني جورج أوم العلاقة فيما بين الجهد والتيار والمقاومة في صورة معادلة التي تسمى بأسمه، صيغة قانون أوم V=IR/V.
  • يعتبر قانون أوم هام جداً لتوضيح الدوائر الكهربائية لأنه يصل الجهد بالتيار، حيث يقوم قيمة المقاومة على تعديل الصلة بين الاثنين، للسبب هذا، يمكن أستعمال قانون أوم للسيطرة على مقدار التيار داخل الدائرة الكهربائية، وإضافة مقاومات لحد التدفق الآن وإبعاده عن زيادة كم التيار، يمكن أيضًا توصلها لوصف الطاقة الكهربائية التي تعتبر معدل تدفق الطاقة في الثانية، لأن الطاقة هي P = IV ، وبالتالي يمكن أستعمالها للتأكد من أن الدائرة توفر طاقة وافية، على سبيل المثال لجهاز 60 واط.
  • أبرز شيء في قانون أوم هو أنه يعطي الشخص تحليل مخططات الدوائر، بالأخص عند مزجها مع قوانين كيرشوف، التي تتبعها، يمكن استخدام قانون أوم لإيجاد الكمية الغير معروفة من الثلاثة، بشرط أن تحدد الكميتين الأخريين للدائرة الكهربائية المحددة، يوضح لك العمل عن طريق بعض الأمثلة الرئيسية عن كيفية القيام بهذا.
  • يقول قانون كيرشوف للجهد على أن قلة الجهد عند أي حلقة مغلقة بالدائرة ما تعادل دائمًا صفرًا، ويوضح القانون الحالي على أن كمية التيار المنبثق إلى تقاطع أو عقدة بالدائرة ما تعادل الكمية المنبثقة منها، يمكن أستعمال قانون أوم مع قانون الجهد على وجه التحديد لحساب انخفاض الجهد خلال أي مكون من مكونات الدائرة، وهي مشكلة معروفة في فئات الإلكترونيات.[5]

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.

زر الذهاب إلى الأعلى
error: