قانون المقاومة الكهربائية

المقاومة الكهربائية

هي خاصية للدارة الكهربائية وجزء مهم من الدارة التي تقوم بتحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية، وتحتوي المقاومة على تصادم الجسيمات المشحونة الحاملة للتيار مع جسميات ثابتة التي تشكل بنية الموصلات، حيث تعد المقاومة ميزة وأساس في العديد من الأجهزة الكهربائية كالمصابيح وسخانات الماء، إذ يتم تبديد الطاقة الكهربائية على شكل حرارة وبالتالي تؤثر على كمية القوة الدافعة الكهربائية التي تقاس بالفولت V أو الجهد اللازم لتوليد التيار الكهربائي الذي يقاس بالأمبير A وتقاس المقاومة بالأوم Ω الذي يعادل فولت واحد لكل أمبير، وفي هذا المقال سوفيتم الحديث عن قانون المقاومة الكهربائية الذي يعرف باسم قانون أوم.^[١]

قانون المقاومة الكهربائية

عند الحديث عن قانون المقاومة الكهربائية يعني الحديث عن ثلاث خصائص كهربائية وهي: التيار، الجهد والمقاومة، حيث أثبت العالم الفيزيائي الألماني جورج سيمون أوم 1787- 1854 تجريبيًا أن التيار المار في أي سلك معدني يتناسب طرديًا مع الجهد المطبق عليه، وتعتبر العلاقة بين التيار والجهد أساس قانون أوم إذ تعتبر العلاقة بينهم علاقة سبب ونتيجة فيعتبر الجهد سبب والتيار نتيجة، ويعتبر قانون أوم قانون تجريبي أيّ أنها ظاهرة تم ملاحظتُها عند إجراء تجربة، حيث أنّ أيّ مادة أو جهاز يمر فيه تيار ويتناسب هذا التيار مع الجهد المُطبق عليه طرديًا تعتبر خاضعة لقانون أوم أيّ أنها مادة أو جهاز أومي، أما التجربة التي قام بها جورج أوم وحسب مقال نشر في صحيفة عام 1827 لوصف هذه التجربة فتمثلت فيما يأتي: ^[٢]

• قام جورج أوم بقياس فرق الجهد الكهربائي المطبق على دوائر كهربائية بسيطة وشدة التيار الكهربائي المار فيها وذلك مع تغيير طول السلك المستخدم في الدارة.
• كان هدف هذه التجربة مراقبة قيمة التيار الناتج عن الجهد المطبق خلال المقاومة، حيث أحضر أوم دارة كهربائية بسيطة وقام بتوصيل المقاومة بالتوالي مع البطارية وقياس الفولتية عن طريق جهاز الفولتميتر الذي يتم توصيله بالتوازي مع المقاومة.
• قام بمراقبة قيمة التيار عن طريق جهاز الأميتر الذي يتم توصيله على التوالي مع المقاومة، حيث قام بتوصيل البطارية مع الدارة الكهربائية ولاحظ أن التيار يتدفق مع اتجاه عقارب الساعة وتكون قياسات الفولتميتر والأميتر جميعها موجبة، ولو تم القيام برسم بياني بين التيار والجهد سوف يُلاحظ أن النتيجة خط مستقيم وذلك يعني أن العلاقة طردية خطية، وميل الخط الناتج هو المقاومة أيّ الجهد مقسومًا على التيار وتعرف هذا النتيجة بقانون أوم وهو قانون المقاومة الكهربائية:

الجهد= التيار*المقاومة.

V=IR، أو R=V/I.

حيث إنّ V: هي الجهد المقاس بوحدة الفولت، وI: هو التيار بوحدة الأمبير، و R: هي المقاومة بوحدة الأوم، وينص قانون أوم على أن الجهد أو فرق الجهد بين نقطتين يتناسب طرديًا مع التيار أو الكهرباء التي تمر عبر المقاومة، ويتناسب عكسيًا مع مقاومة الدائرة. ^[٣].

المتغيرّات التي تؤثر على المقاومة الكهربائية

يُشبه تدفق الشحنات عبر الأسلاك تدفق المياه عبر الأنابيب، ومقاومة تدفق الشحنات داخل الأسلاك في الدارة الكهربائية تشبه أثار الاحتكاك بين المياه وسطح الأنبوب، وعلى نفس النهج إذ تتأثر المقاومة الإجمالية لتدفق الشحنات ببعض المتغيرات الآتية: ^[٤]

طول الأسلاك في الدارة الكهربائية

حيث يؤثر طول الأسلاك على قيمة المقاومة فالعلاقة بينهما طردية أيّ كلما زاد طول السلك زادت قيمة المقاومة، والمقاومة تحدث بسبب تصادم حاملات الشحنة وذرات السلك بالتالي كل ماكان السلك أطول تكون فرصة حدوث هذه التصادمات أكبر مما يعني مقاومة أعلى.

مساحة المقطع العرضي للأسلاك

كلما كان السلك أكبر كانت مساحته أكبر، وكلما كانت مساحة السلك كبيرة تقل قيمة المقاومة حيث أن العلاقة بين مساحة السلك والمقاومة هي علاقة عكسية، إذ يكون معدل تتدفق الشحنة أعلى كلما كانت مساحة السلك أكبر وذلك لأن المقاومة قليلة.

المادة التي يتكون منها السلك

تختلف موصلية المواد عن بعضها البعض، حيث تعتبر المواد الأعلى موصلية أقل مقاومة لتدفق الشحنات كالفضة ولكن في الواقع لا نستخدم الفضة في أسلاك دوائر الكهرباء المنزلية بسبب التكلفة المرتفعة إذ يتم دائما إستخدام النحاس والألومنيوم لأنهم ذات موصلية جيدة وتكلفة أقل.

المراجع

1. ↑ "Resistance", www.britannica.com, Retrieved 24-06-2019.
2. ↑ "Ohm's Law", phys.libretexts.org, Retrieved 24-06-2019. Edited.
3. ↑ "Ohm’s Law and Resistance", www.toppr.com, Retrieved 25-06-2019. Edited.
4. ↑ "Resistance", www.physicsclassroom.com, Retrieved 25-06-2019. Edited.