كيف تعمل المقاومات الكهربائية

2 إجابتان

المقاومة (وتُعرف أيضًا بالمقاومة الأومية أو المقاومة الكهربائية)، هي عبارة عن مقياس لممانعة تدفق التيار في الدارة الكهربائية، وواحدة قياس المقاومة بالأوم، ويرمز لها بالحرف اليوناني أوميغا (Ω).

ينشأ التيار الكهربائي في مادة ما عندما يُطبَق جهد كهربائي عليها، فيتناسب ذلك الجهد المطبق على المادة مع التيار المار من خلالها، ويكون هذا الثابت هو المقاومة الكهربائية، في حينٍ آخر يتم تعريف المقاومة الكهربائية على أنها نسبة الجهد الكهربائي إلى شدة التيار عند مرور زمن محدد.

هناك علاقة رياضية أيضًا تصف العلاقة مابين التيار والجهد والمقاومة الكهربائية:

  • V=R.I           وبالتالي     R=V/I

حيث:

V: الجهد الكهربائي ويقاس بالفولط .

R: المقاومة الكهربائية وتقاس بالأوم .

I: شدة التيار الكهربائي المار في الدارة ويقاس بالأمبير .

ولفهم مفهوم المقاومة على المستوى الذري، يوجد عدة أمثلة تبسط مفهوم المقاومة، فهنالك بعض المواد التي تملك نوع من الإلكترونات التي تدعى بالإلكترونات الحرة وهي عبارة عن إلكترونات تستطيع الانتقال بسهولةٍ كبيرةٍ بين الذرات وتكون حركتها عشوائية بشكلٍ عام، وعند تطبيق الجهد الكهربائي ما بين نقطتين، تنتقل تلك الإلكترونات الحرة من نقطة الجهد الأقل إلى نقطة الجهد الأعلى في المادة، وأثناء حركة الانتقال تلك، تتصادم الإلكترونات الحرة بشكلٍ مستمرٍّ مع ذرات الجسم الناقل فتعيق هذه الذرات حركة الإلكترونات التي تسلك مسارها من الجهد الأقل إلى الأعلى وتدعى هذه الظاهرة بالمقاومة الكهربائية.

من خلال فهم هذه الظاهرة يمكننا القول بأن وحدة المقاومة الكهربائية هي 1 فولت لكل 1 أمبير، أو بمعنى آخر 1 أوم هي المقاومة التي تنشأ في المادة عند مرور تيار شدته 1 أمبير أثناء تطبيق جهدٍ كهربائيٍّ قيمته 1 فولت، أي أن وحدة المقاومة الكهربائية هي 1 فولت لكل 1أمبير وتسمى أوم (Ω) نسبةً إلى الفيزيائي الألماني جورج سيمون أوم.

اشتهر العالم أوم بقانونه المسمى بقانون أوم؛ حيث ينطبق هذا القانون فقط على المقاومة النقية، تستخدم عادة وحدة الأوم لقياس القيم المتوسطة للمقاومة، في حين قد تكون قيمة المقاومة كبيرة جدًا أو صغيرة جدًا وتُستخدم لأغراضٍ مختلفةٍ، فيتم التعبير عن تلك القيم من خلال مضاعفات أو أجزاء الأوم مثل (جيجا أوم، ميجا أوم، كيلو أوم ملي أوم، ميكرو أوم ) حتى نانو أوم.

كما تنقسم المواد حسب مقاومتها للتيار الكهربائي إلى ثلاثة أقسامٍ هي:

  1. الموصلات الكهربائية: وهي مواد تكون مقاومتها للتيار الكهربائي منخفضة، يشار إلى تلك بشكلٍ أكثر دقة بأنها موصلات الكهربائية، فيعتبر معدن الفضة موصلاً جيدًا للكهرباء غير أنه لا يُستخدم على نطاقٍ واسعٍ في الشبكات الكهربائية؛ وذلك بسبب كلفته العالية، أما الألمنيوم فهو موصل جيد ويستخدم بشكلٍ كبيرٍ نتيجة تكلفته المنخفضة وتوافره بشكلٍ كبير، كما أن النحاس يُعد موصلًا جيدًا آخر ويستخدم بشكلٍ كبيرٍ في العديد من  الإلكترونيات والدوائر الكهربائية ويعد موصل أكثر جودة من الألمنيوم ولكنه يبقى ذو تكلفة أعلى من الألمنيوم.
  2. وهناك قسم آخر من المواد يدعى أشباه الموصلات، حيث تملك هذه المواد قيمًا معتدلةً من المقاومة، غير عالية جدًا وليست منخفضة جدًا في درجة الحرارة الطبيعية، لهذه النوعية من أنصاف النواقل استخدامات لاحصر لها في تصنيع الدوائر الإلكترونية والعناصر الالكترونية، يعد السليكون والجرمانيوم من المواد نصف الناقلة المستخدمة في الكثير من الأحيان، بالإضافة إلى أن هذه المركبات المختلفة تتصرف أيضًا كأشباه الموصلات.
  3. العوازل: توفر هذه المواد مقاومة عالية جدًا لمرور التيار الكهربائي فتعد هذه المواد موصل سيء للكهرباء فتُستخدم بشكلٍ أساسي لمنع حالة تسرب التيار الكهربائي في الأنظمة الكهربائية، تعد الأوراق والأخشاب الجافة والميكا والخزف وبوليستر الإيبوكسي الزجاجي والزيوت المعدنية وغاز SF6 وغاز النيتروجين والغازات الأخرى الهواء إلخ.. أمثلةً جيدة جدًا على المواد العازلة.

أكمل القراءة

المقاومات الكهربائية هي مكون كهربائي يوضع في الدارة الكهربائية لتنظيم التيار الوارد، والحد من تدفق الإلكترونات إلى الدارة، حيث تقوم المقاومة بتبديد التيار الزائد عن الحد وتحوّله إلى حرارة، لذا تعد من أهم مكونات الدارات الكهربائية، وتقاس بالأوم نسبة إلى الفيزيائي الألماني جورج أوم.

المقاومة عبارة عن جزء قصير يشبه الدودة لها خطوط ملونة على الجانبين، ولها سلكان يوصلان مع الدارة، و جميع المقاومات متشابهة في شكلها الخارجي، وإذا خدشت الطبقة الخارجية للطلاء سنرى قضيباً من السيراميك عليه عدة لفات من النحاس أو الكربون.

عمل المقاومات الكهربائية:

ينشأ التيار الكهربائي عند تطبيق الجهد الكهربائي بين طرفي المادة الناقلة، وذلك بسبب حركة الإلكترونات الحرة من مكان الجهد المنخفض إلى مكان الجهد المرتفع، وأثناء هذه الحركة فإنها تصطدم بذرات تعيقها عن الحركة وهذا مايسمى بالمقاومة الكهربائية.

ويتناسب التوتر المطبق على المادة الناقلة طرداً مع التيار وعليه فإن المقاومة هي نسبة التوتر إلى التيار أي عبارة عن فولت لكل أمبير وهو قانون المقاومة الكهربائية: R= V/I  حيث أن R هي المقاومة وتقاس بالأوم، و V هو التوتر المطبق ويقاس بالفولت، و I هي شدة التيار وتقاس بالأمبير.

عمل المقاومات الكهربائية

أنواع المقاومات الكهربائية:

  • المقاومة الثابتة: لا يمكن التحكم بقيمتها وتصنع على شكل أرقام ثابتة بألوان محددة، ومن أنواعها: المقاومة السلكية، والفلمية، والكربونية، والسطحية، وتختلف هذه من ناحية الخامة المصنوعة منها ومن ناحية قدرتها على التحمل، حيث أن المقاومات السلكية لها قدرة أعلى على التحمل من المقاومات الفلمية والسطحية.
  • المقاومة المتغيرة: يمكن فيها التحكم في قيمة المقاومة بشكل يدوي أو من خلال الحرارة والجهد و ذلك من أجل ضبط شدة التيار، ومن أنواعها المقاومة الضوئية التي تعتمد على ضوء النهار، والمقاومة الحرارية التي تعتمد على درجةالحرارة، تتكون المقاومة المتغيرة من سلك معدني ذو مقاومة عالية، ملفوف حول اسطوانة عازلة كالخزف، وصفيحة نحاسية رفيعة متصلة بشكل مزلق على طول السلك وعن طريق تحريك تلك الصفيحة يمكن التحكم في شدة التيار الداخل إلى الدارة، فإن ازداد طوله ازدادت المقاومة وانخفضت شدة التيار.

تستعمل هذه المقاومات في منظمات الجهد ودوائر الإضاءة ولوحات الانفرتر والشواحن والسماعات والساعات والهواتف. وتنبع أهمية المقاومة من كونها تسمح لنا باستخدام الكهرباء للحرارة والضوء، فالحرارة المتولدة من السخانات وضوء المصابيح يعود إلى وجود المقاومة في الدارات.

العوامل المؤثرة في المقاومة:

  • نوع الموصل: فكل مادة تختلف عن الأخرى من حيث عدد الإلكترونات الحرة الموجود في المدار الخارجي لذرة المادة، فكلما زادت المقاومة النوعية لنوع مادة الموصل كلما زادت مقاومته.
  • طول الموصل: حيث أن المقاومة تتوقف على طول الموصل فكلما زاد طوله كلما زادت المقاومة نتيجة تضاد الشحنات المتحركة .
  • درجة الحرارة: تتغير قيمة المقاومة بتغير درجة الحرارة فكلما ازدادت درجة الحرارة كلما ازدادت المقاومة.
  • مساحة المقطع: ثؤثر مساحة المقطع على الموصلية فمع نقصان مساحة المقطع تزداد موصلية الكهرباء.

أكمل القراءة

هل لديك إجابة على "كيف تعمل المقاومات الكهربائية"؟