تأثير المقاومة الكهربائية على شدة التيار الكهربائي

ما هي الكهرباء

اكتشف الإنسان العديد من الظواهر الطبيعية التي تقع حوله على أساس علمي، ومن هذه الظواهر العجيبة التي يراها الإنسان اليوم من حوله وأصبحت عصب الحياة التي لا يمكن العيش بدونها هي الكهرباء؛ وهي نوع من أنواع الطاقة التي تتولد من عملية انتقال الإلكترونات من نقطة إلى أخرى ضمن سلك، حيث أنّ الإلكترون يحمل شحنة سالبة تعادل شحنة البروتون الموجبة، وعادةً يكون عدد الإلكترونات مساويًا لعدد البروتونات في الذرة الواحدة، ومن ذلك نقول فإن الكهرباء هي عملية نقل الشحنات من نقطة لأخرى وتقاس كمية الكهرباء بالكولوم C، وفيما يأتي توضيح مفهوم تدفق الإلكترونات وممانعة المادة لذلك والعلاقة بينهما وتأثير المقاومة الكهربائية على شدة التيار الكهربائي.^[١]

التيار الكهربائي

التيار هو عملية تدفق جزيئات المادة باتجاه معين، فالتيار المائي هو عملية تحرك جزيئات الماء إلى أسفل النهر، والتيار الكهربائي يشبه تمامًا التيار المائي لذلك سمي تيار، فهو عبارة عن حركة الإلكترونات -الجزيئات المشحونة- خلال وسيط، وهو السلك الناقل، حيث أنّ المواد الناقلة تحوي ذرات فيها الكترونات حرة تنتقل من ذرة لأخرى بشكل عشوائي لذلك لا يوجد تدفق في اتجاه معين، ولكن عند تطبيق جهد على الموصل ستتحرك جميع الالكترونات الحرة في نفس الاتجاه مشكلة التيار الكهربائي، وهذا الجهد يرمز له بالحرف V، وتنتقل الطاقة الكهربائية عبر الأسلاك بسرعة الضوء بينما تتحرك الإلكترونات بسرعة أقل بكثير، ولفهم ذلك شُبه السلك بأنبوب مملوء بكرات رخام بالكامل وعند إدخال قطعة رخام بقوة في بداية الأنبوب سوف تخرج آخر قطعة من الأنبوب، وبذلك فإنّ الطاقة انتقلت بسرعة كبيرة من البداية إلى النهاية بينما كرة الرخام الأول لم تتحرك إلا مسافة بسيطة، وكذلك حركة الجزئيات المشحونة في السلك، ومنه فأن تأثير المقاومة الكهربائية على شدة التيار الكهربائي تكمن في هذا المثال في قوة ضغط جدار الأنبوب على كرات الرخام ومنعها منعها من التحرك، ويرمز للتيار الكهربائي عادةً بالحرف I وتقاس شدة التيار الكهربائي بالأمبير A وهو عبارة عن مرور شحنة قيمتها واحد كولوم في ثانية واحدة عبر سلك ناقل. 1A=1C/s. ^[٢]

المقاومة الكهربائية

ذكر أعلاه تدفق الشحنات الكهربائية عن طريق حاملات الشحنة، وهي الإلكترونات التي تطفو من ذرة إلى أخرى و لكن هناك نوعين من المواد، مواد عازلة و مواد ناقلة، و تختلف عن بعضها بحرية تدفق الإلكترونات عبر ذراتها، فعند تطبيق جهد كهربائي على سلك ناقل، تتدفق الإلكترونات عبر الذرات مشكلة تيار كهربائي وذلك حصرًا في دارة مغلقة، ولكن كلما زادت عازليّة السلك يجب تطبيق جهد أكبر حتى تتدفق الإلكترونات، وبزيادة الجهد إلى قيمة كبيرة حتى الهواء سيصبح ناقل كما في الصواعق، وهكذا فإن المقاومة هي الممانعة التي تبديها المادة في وجه الإلكترونات المتدفقة، فالمواد العازلة كالبلاستك تكون ذات مقاومة عالية والمواد الناقلة كالمعادن تكون ذات مقاومة منخفضة، وتقاس المقاومة بالأوم ويرمز لها بـ Ω. ^[٣]

تأثير المقاومة الكهربائية على شدة التيار الكهربائي

بعد توضيح مفهوم الكهرباء والتيار الكهربائي والمقاومة الكهربائية ورمز كل منها، لابد من فهم العلاقة بين هذه المفاهيم والفائدة المرجوة منها وتأثير المقاومة الكهربائية على شدة التيار الكهربائي، ومن خلال كل ما سبق يُلاحظ أن مقاومة المادة هي التي تحدد شدة التيار وفق الجهد المطبق على طرفي المادة الناقلة، فالمصابيح التي تملك شعيرات ناعمة سيقاوم التيار ليمر خلالها و يتولد عن ذلك سخونة هذه الأسلاك و توهجها وإصدارها للضوء، فبدون مقاومة لن يعمل المصباح، ولكن في الدوائر الإلكترونية يتطلب الأمر تحكمًا دقيقًا بشدة التيار المار عبر الدارة الكهربائية لذلك تم إنتاج عنصر يدعى المقاومة الكهربائية تضاف للدارة لتحديد شدة تدفق الإلكترونات فيها، وقد قام العالم الألماني جورج سيمون أوم بوضع قانون أوم الذي يحدد العلاقة بين الجهد و التيار والمقاومة V=I * R، أي أنّ شدة التيار تساوي قيمة الجهد مقسوم على المقاومة I=V/R أي وبشكل أوضح كلما زادت المقاومة قل التيار والعكس صحيح وهذا يعبر بشكل واضح عن تأثير المقاومة الكهربائية على شدة التيار الكهربائي، ومن هذه العلاقة يتضح أنّه لمرور تيار قيمته 1 أمبير في دارة مطبقة عليها جهد قدره 10 فولط نحتاج لمقاومة قدرها 10 أوم؛ لذلك فإنّ المقاومة ليست ضارة بل مفيدة جدًا وكل ما حولنا من أجهزة كهربائية تحوي مقاومات تتحكم بهذه الأجهزة، وبشكل أدق فإنّ تأثير المقاومة الكهربائية على شدة التيار الكهربائي المار عبرها هو في عملية التحكم الدقيق بهذه الشدة بغية جعل الدارات الكهربائية مفيدة، مثل خفض ورفع صوت المذياع بإدارة مفتاح الصوت والذي هو عبارة عن مقاومة متغيرة نزيدها وننقصها لخفض وزيادة الصوت، وكذلك في الإضاءة المُتحكم بها نزيد شدة الضوء بإنقاص المقاومة متغيرة القيمة، وهذا ينطبق على معظم التطبيقات العملية في استخدامات الدارات الكهربائية في الحياة اليومية، ومن ذلك فقد تبين بشكل جلي من خلال قانون أوم تأثير المقاومة الكهربائية على شدة التيار الكهربائي.^[٣]

المراجع

1. ↑ "What is the definition of electricity?", www.quora.com, Retrieved 8-6-219. Edited.
2. ↑ "What is Electric Current? - Definition, Unit & Types", study.com, Retrieved 8-6-2019. Edited.
3. ^ ^{أ ب} "Resistors", www.explainthatstuff.com, Retrieved 8-6-2019. Edited.