المقاومة الكهربائية: كيف تقاوم المواد مرور التيار؟
مقدمة
عندما يتدفق التيار الكهربائي في دائرة، لا تتحرك الإلكترونات بحرية كاملة، بل تواجه صعوبات في المرور تُعرف باسم "المقاومة الكهربائية". تمامًا كما يبطئ الحصى تدفق الماء في أنبوب، تقوم المقاومة بتقليل سرعة وتدفق الإلكترونات، مما يؤثر على أداء الدائرة الكهربائية.
ما هي المقاومة الكهربائية؟
هي خاصية فيزيائية للمواد تعيق تدفق التيار الكهربائي عبرها. تقاس المقاومة بوحدة الأوم (Ω)، وكلما زادت المقاومة، قل التيار المار في الدائرة عند نفس الجهد.
العوامل المؤثرة في المقاومة:
- نوع المادة: المواد المعدنية مثل النحاس والفضة توصل الكهرباء جيدًا وتكون مقاومتها منخفضة، بينما المواد العازلة مثل المطاط والخشب ذات مقاومة عالية.
- طول السلك: كلما طال السلك زادت مقاومته.
- مساحة المقطع العرضي: كلما زاد سمك السلك قلت مقاومته.
- درجة الحرارة: تزداد مقاومة معظم المواد مع ارتفاع درجة الحرارة.
قانون أوم وتحديد المقاومة:
من خلال قانون أوم، يمكن حساب المقاومة:
R = V / I
- R: المقاومة (أوم).
- V: الجهد (فولت).
- I: التيار (أمبير).
أنواع المقاومات:
- مقاومات ثابتة: لها قيمة واحدة ثابتة لا تتغير.
- مقاومات متغيرة (ريوستات): يمكن تغيير قيمتها حسب الحاجة، وتُستخدم في مفاتيح الضوء والمجاهر.
- مقاومات حرارية: تتغير مقاومتها حسب درجة الحرارة، وتُستخدم في الحساسات.
استخدامات المقاومة الكهربائية:
- تحديد شدة التيار المار في الأجهزة.
- تخفيض الجهد إلى مستويات آمنة لبعض المكونات.
- توليد الحرارة (مثل السخانات والمكاوي).
- التحكم في سطوع الإضاءة أو سرعة المحركات.
المقاومة في الحياة اليومية:
- في سخان المياه، تحول المقاومة الطاقة الكهربائية إلى حرارية.
- في أجهزة التلفاز والهواتف، تُستخدم المقاومات لضبط التيار داخل الدوائر.
- في السيارات، تُستخدم لضبط إشارات الإنذار وأجهزة الراديو.
حساب المقاومة المكافئة في الدوائر:
- توصيل على التوالي: Rالمكافئة = R₁ + R₂ + R₃ + ...
- توصيل على التوازي: 1/Rالمكافئة = 1/R₁ + 1/R₂ + 1/R₃ + ...
خاتمة
المقاومة الكهربائية تلعب دورًا أساسيًا في تصميم وعمل الدوائر الإلكترونية. بفضلها نستطيع التحكم في التيار، حماية الأجهزة، وضبط الأداء بدقة. إنها عنصر لا غنى عنه في عالم الفيزياء والتكنولوجيا.