تكون المقاومة الكهربائية للسلك أكبر إذا كان

متى تكون المقاومة الكهربائية للسلك أكبر؟ وما العوامل المؤثرة على قيمة المقاومة الكهربائية؟ إن مقاومة المواد المعدنية للتيار الكهربي من أكثر مواضع اهتمام علم الفيزياء، والتي يهتم بدراستها طلاب تخصُص العلوم الطبيعية، لذا يجب التعرُف على هذه الخاصية الفيزيائية وكل العوامل المؤثرة عليها.

تكون المقاومة الكهربائية للسلك أكبر إذا كان

المقاومة الكهربائية هي أحد عناصر علم الفيزياء الأساسية، فهُناك الكثير من الكتب والمراجع تعمل على شرح وتبسيط دروس الفيزياء المتعلقة بالمقاومة الكهربائية.

في بعض أسئلة الامتحانات قد يُطرح سؤال متى تكون المقاومة الكهربائية للسلك أكبر؟ فجاءت الإجابة بأنه إذا كان السلك طويلًا ورفيعًا.

كثير من الناس قد لا يعرف ما المقاومة الكهربائية وما العوامل التي تؤثر عليها، لذا فإنها قيمة مقاومة المادة لسريان التيار الكهربائي بها، وتحسب من العلاقة الرياضية: R= V/I

• R: قيمة المقاومة.
• V: فرق الجهد الواقع بين طرفي البطارية الموجودة في الدائرة الكهربية ويقاس بالفولت.
• I: شدة التيار المار في الدائرة الكهربية ويقاس بالأمبير.

جاء قانون أوم ليُفسر المقاومة الكهربائية بالتفصيل، والذي وضح بأن فرق الجهد الواقع بين نقطتين له علاقة طردية مع التيار الكهربائي الذي يمر بين طرفي المقاومة.

بالإضافة إلى أن له علاقة طردية مع مقاومة الدائرة الكهربية، وجاء قانون أوم ببعض الشروط المُتمثلة في الآتي:

• لا يتم تطبيق قانون أوم على الدوائر أحادية الجانب، وهي التي تسمح للتيار الكهربائي بالمرور في أحد الاتجاهات الثابتة.
• كما لا يتم تطبيقُه على المحددات غير الخطية التي قد لا يتناسب فيها الطيار مع فرق الجهد الواقع عليه.

عند تطبيق فرق الجهد على طرفي الموصل، فإن الإلكترونات الطليقة تنتقل من أحد الأطراف إلى الآخر، وخلال هذه الحركة فإنها تصطدم ببعض الذرات التي تعرف باسم أيونات، مما يسبب لها إعاقة في حركتها.

تُعرف هذه الإعاقة باسم مقاومة الموصِل، وتكون المقاومة الكهربائية للسلك أكبر إذا كانت الاصطدامات التي يتعرض لها الإلكترونات المنطلقة في الموصل أكبر.

لا يفوتك أيضًا: بحث عن خواص المادة

وحدة قياس المقاومة الكهربائية

تُقاس المقاومة الكهربائية بوحدة الأوم، ويرمز له بالرمز أوميجا Ω، كما يمكن استبدال وحدة الأوم بوحدة (فولت/أمبير).

العوامل المؤثر على المقاومة الكهربائية

تختلف قيمة المقاومة الكهربائية باختلاف عوامل متعددة، وبناءً عليه تتغير من دائرة كهربائية لأخرى، هذه العوامل عددها أربعة.

1- درجة حرارة المادة ونوعها

تتميز الموصلات الكهربائية كالذهب والنحاس والفضة والحديد، بأن لها قيمة قليلة للمقاومة الكهربية، وعادةً ما تزداد قيم مقاومة هذه المواد بزيادة درجة حرارة المادة.

ذلك بسبب زيادة عدد التصادُمات التي تتم بين الإلكترونات وبعضها في جزيئات المادة الموصلة للكهرباء، وعلى العكس، فإن العوازل الكهربائية كالبلاستيك والخشب والزجاج تتميز بقيمة مقاومة كبيرة جدًا.

هذه القيمة الكبيرة للمقاومة تمنع هذه المواد من توصيل الكهرباء؛ لأنها لا تحتوي على كميات كبيرة من الإلكترونات التي تنتقل داخل جزيئات المادة، ومن ثم تمرر التيار الكهربائي.

2- طول السلك الموصل

هناك علاقة طردية بين مقاومة السلك وطولُه، فتكون المقاومة الكهربائية للسلك أكبر إذا كان السلك أطول، هذا يعني أن في حال الرغبة في مضاعفة قيمة المقاومة الكهربائية يجب مضاعفة طول السلك المار به التيار الكهربي.

كما أن خفض طول السلك إلى النصف على سبيل المثال سيؤدي إلى خفض قيمة المقاومة إلى النصف.

يمكن تفسير هذه الظاهرة بأن ذلك سببه أن التيار الكهربائي يسير مسافة أكبر عبر السلك الطويل ثم يزيد من فرص تصادم إلكتروناته مع المادة.

3- مساحة مقطع السلك

تتناسب مساحة مقطع السلك العرضية مع مقاومة السلك الكهربية تناسب عكسي، حيث عندما تتضاعف المساحة العرضية للسلك فإن المقاومة الكهربية تنخفض للنصف.

السلك الأكثر سمكًا يكون له مقاومة أقل ويوصل الكهرباء بشكل أفضل من السلك الرفيع، ولتفسير هذه الظاهرة يمكن الاستناد إلى تصميم خرطوم المياه.

فإن تدفق المياه عبر الخرطوم السميك يكون أكثر سهولة من تدفق المياه عبر الخرطوم الضيق، وبنفس الطريقة يمكن وصف التيار الكهربي.

لا يفوتك أيضًا: تهتم العلوم الطبيعية بدراسة

كيفية حساب المقاومة الكهربية

من الممكن حساب المقاومة الكهربية لموصل معين في درجة حرارة الغرفة من خلال استعمال القانون الرياضي التالي:

“المقاومة = المقاومة النوعية للمادة × طول الموصل × مساحة المقطع العرضي للموصل”.

الخاصية	وحدة القياس
المقاومة	أوم
المقاومة النوعية	أوم × متر
طول الموصل	متر
مساحة المقطع العرضي	متر مربع

 أمثلة على حساب المقاومة الكهربية

تحتاج عملية فهم طريقة حساب المقاومة الكهربية إلى إدراك بعض الأمثلة الرياضية التطبيقية.

مثال (1)

مقاومة مقدارها 1 أوم في دائرة كهربائية قل فيها فرق الجهد من 100 فولت حتى 10 فولت، فكم مقدار التيار الكهربائي الذي يمر في المقاومة؟

الحل: عن طريق استخدام العلاقة الرياضية؛ ج = ت × م (10-100) = ت × 1 وعليه فإن مقدار التيار الكهربائي = 90 أمبير.

مثال (2)

كم تساوي قيمة المقاومة الكلية في الدائرة المتصلة ببطارية جهدها يعادل 24 فولت؟ وكم مقدار فرق الجهد الكهربي الذي يمر بين عدد من المقاومات الموصلة تواليًا قيمتها 4 و6 أوم في الدائرة؟

الحل: باستخدام العلاقة الرياضية؛ فإن المقاومة المكافئة = م1 + م2 + م3 + م4 +….، فإن المقاومة المكافئة= 4 +6، وعليه: المقاومة المكافئة= 10 أوم.

من المُمكن حساب قيمة التيار الكهربائي في الدائرة من المعادلة الرياضية؛ ج = ت × م، وعليه؛ (24) = (ت) × (10)، وبالتالي؛ ت= 2.4 أمبير.

كما يُمكن حساب فرق الجهد في مقاومة قيمتها 4 أوم من المعادلة؛ ج = ت × م، وعليه؛ ج = 2.4 × 4، وبالتالي؛ ج (4 أوم) = 9.6 فولت.

بالإضافة إلى حساب قيمة الجهد الكهربي في مقاومة 6 أوم عبر العلاقة؛ ج = ت × م، ومنه؛ ج = 2.4 × 6، وبالتالي؛ ج (6 أوم) = 14.4 فولت.

لا يفوتك أيضًا: ماذا يحدث عندما تؤثر قوة محصلة في جسم؟

مثال (3)

كم يساوي مقدار المقاومة الكلية والتيار الكهربائي الذي يمر في كل مقاومات الدائرة المتصلة ببطارية جهدها يبلغ 24 فولت.. ويمر من خلال مقاومات متصلة توازيًا قيمتها 4 و6 أوم في الدائرة؟

الحل: باستخدام القانون الرياضي؛ فإن المقاومة المكافئة = (1/م1) + (1/م2) + (1/م3) +….، فإن؛ المقاومة المكافئة= (4/1) + (6/1)، ومنه: المقاومة المكافئة= (5/12) أوم.

أو يمكن حساب التيار الكهربائي في مقاومة 4 أوم باستخدام العلاقة الرياضية؛ ج = ت × م، ومنه؛ 24 = ت × 4، وعليه؛ ت (4 أوم) = 6 أمبير.

كما يمكن معرفة التيار الكهربائي في مقاومة 6 أوم من خلال العلاقة؛ ج = ت × م، ومنه؛ 24 = ت × 6، وعليه؛ ج (6 أوم) = 4 أمبير.

إلى جانب أنه يُمكن حساب قيمة التيار الكلي؛ من العلاقة: ت1 + ت2، ومنه؛ التيار الكهربائي الكلي = 4 + 6، وعليه؛ التيار الكهربائي الكلي = 10 أمبير.

في ختام تكون المقاومة الكهربائية للسلك أكبر إذا كان المقاومة الكهربية تختلف باختلاف كثير من العوامل مثل طول السلك الموصل ومساحة مقطعه العرضي، لذا يجب دراسة هذه العوامل جيدًا لمعرفة مقدار المقاومة الكهربية.