المقاومات الكهربائية

Admin عدد المساهمات : 3 تاريخ التسجيل : 28/12/2009

السلام عليكم ورحمة الله

تحتوي هذه المشاركة بشكل مختصر على :

- تعريف للمقاومة الكهربائية
- وحدة قياسها
- تأثير جول
- أهمية المقاومة الكهربائية
- أنواع المواد من حيث المقاومة
- علاقة المقاومة بالموصلية
- أنواع المقاومات
- كيفية تحديد قيمة المقاومة
- طرق توصيل المقاومات

المقاومة الكهربائية Electrical Resistance
هي خاصية فيزيائية تعني إعتراض (إعاقة) المادة لمرور الشحنات الكهربائية عبرها. وتحدث المقاومة عندما تصطدم الإلكترونات المتحركة في المادة بالذرات وتطلق طاقة في شكل حرارة " تأثير جول" .

تعريف آخر للمقاومة الكهربائية :
المقاومة = فرق الجهد / التيار الكهربي
R = V / I
وهو صورة لقانون أوم

وحدة قياس المقاومة

تقاس المقاومة الكهربائية بالأوم ويرمز لة بالرمز Ω ويقرأ اوميغا OMEGA

تعريف الأوم Ohm
هو المقاومة الناشئة في دائرة كهربائية عندما يُحدث فرق جهد مقداره فولتاً واحداً 1 volt تيارا شدته أمبيراً واحداً 1 ampere . وقد أطلق اسم الأوم على هذه الوحدة تكريما للفيزيائي الألماني
جورج أوم Gourge ohm

الصورة الرياضية :
Ohm = Volt / Ampere
الأوم = الفولت / الأمبير

و يمكن الحصول على وحدة المقاومة بإستخدام مسار معين للتيار، حيث تنتج مقاومة قدرها أوم واحد إذا سرى تيار كهربائي خلال عمود من الزئبق بمساحة مقطع مستقطع تساوي 1 ملم2 وطوله 1,063 متر

تأثير جول

ينتج عن مرور التيار الكهربائي في ناقل معدني (أو ناقل أومي) انبعاث الحرارة، وتسمى هذه الظاهرة تأثير جول. يتم في بعض الأحيان التحكم في مقدار هذا التدفق (أجهزة التدفئة)، إلا أن في حالات أخرى تتبدد هذه الطاقة وتنتج عنها تأثيرات غير مرغوبة.
تعطى الطاقة التي تنتج بفعل تأثير جول بالمعادلة التالية :

أهمية المقاومة الكهربائية

ترجه اهمية المقاومة الكهربائية للأسباب الآتية:
1. الحماية بالرغم من أنها تسبب هدراً لجزء من الطاقة إلا أنها تكون ضرورية لحماية بعض أجزاء الدوائر الكهربائية فبعضها يتلف(ينصهر) إذا مر بها تيار أكبر من مقدار معين مثل تلك المستخدمة في السيارات والتي تسمى ( فيوز)، وبعضها تقطع التيار الكهربائي تلقائيا عند تجاوزه مقدار معين مثل المستخدمة بداخل عداد الكهرباء الخاص بالمنزل .
2. التحكم في شدة التيار المار خلالها .
3. التحكم أيضا في فرق الجهد بين طرفيها.

أنواع المواد من حيث المقاومة

1. مواد ذات مقاومة عالية جداً (عوازل): مثل الزجاج والخشب والبلاستيك والهواء
2. مواد ذات مقاومة متوسطة (أشباه الموصلات): مثل السليكون والجرمانيوم
3. مواد ذات مقاومة ضعيفة (موصلات): مثل النحاس والذهب والفضة
4. مواد ذات مقاومة شبه معدومة : مثل الموصلات فائقة الجودة

علاقة المقاومة بالموصلية

علاقة عكسية، فالموصل الجيد تكون مقاومته صغيرة والعكس صحيح. ولذلك إذا نظرت إلى السلك الكهربائي الذي نستخدمه في حياتنا اليومية تجده مكوناً من جزء معدني يسمح بسريان التيار وهذا الجزء يكون مغطى بمادة مثل البلاستيك تكون مقاومتها عالية فلا يسري فيه التيار من الخارج.

أنواع المقاومات

تختلف نوعيتها على حسب كيفية صنعها والمواد المركّبة منها وأهم أنواع المقاومات هي :

1. المقاومة الثابتة Fixed Resistor

تتميز هذه المقاومات بثبات قيمتها وتختلف في إستخدامها على حسب قدرتها في تمرير التيار الكهربائي
فهناك مقاومات ذات أحجام كبيرة تستخدم في التيارات الكبيرة وأخرى صغيرة للتيارات الصغيرة، وتعرف بالمقاومة الكربونية Carbon resistor لأنها مصنّعه من مادة الكربون وهي رخيصة الثمن مقارنة بباقي المقاومات ، شكلها الشائع كما هو موضّح :

رمز المقاومة الثابتة في الدوائر الكهربائية :

> من المقاومات الثابتة المقاومة الإسطوانية أو شبكة المقاومات وهي عبارة عن عدة مقاومات لها نفس القيمة مدمجة مع بعضها في حجم واحد أنظر الصورة .

2. المقاومة المتغيرة Variable Resistor VR

هي مقاومة لها نفس خاصية المقاومات الثابتة وتزيد عنها أنه مقاومة يمكن تغيير قيمتها بحيث تتراوح بين الصفر وأقصى قيمة لها .
مثلا عندما تقول أن قيمة المقاومة 10KΩ:
يعني أن قيمة المقاومة تتراوح بين الصفر أوم 0 و تزداد بالتدريج يدويا حتى تصل قيمتها العظمى 10KΩ ويمكن تثبيتها على قيمة معينة بين أدنى وأعلى قيمة لها.

> يمكن مشاهدة المقاومة المتغيرة في كافة الأجهزة الصوتية فعندما نريد رفع صوت الجهاز "الراديو" أو نخفضه فإننا نغير في قيمة المقاومة المتغيرة التي تصل إلى أقصاها عند خفض الصوت والعكس عند رفع الصوت.
رمز المقاومة المتغيرة في الدوائر الكهربائية :

شكل المقاومة المتغيرة:
لها عدّة أشكال كما هو موضّح

3. المقاومة الضوئية Photoresistor

هي مقاومة تتغير قيمتها بنسبة الضوء حيث تقل مقاومتها باشتداد الضوء

4. المقاومة الحرارية Thermistor

وهي التي تتغير قيمتها بنسبة الى الحرارة حيث تزداد مقاومتها بإرتفاع درجة الحرارة .

> مع تقدم التكنلوجيا وصغر حجم الأجهزة الإلكترونية دعت الحاجة إلي تصميم مقاومات صغيرة تتماشى مع متطلبات العصر ، لذلك تتم إنتاج مقاومات صغيرة جداً ( أصغر من حبة الأرز ) أنظر الصورة .

كيفية تحديد قيمة المقاومة

أولاً : عن طريق الألوان

ثانياً : عن طريق نوع المادة
عند مرور تيار كهربائي في ناقل سلكي ذو مقطع متجانس، وفي درجة حرارة معينة، يمكن لنا قياس مقاومته الكهربائية بدلالة نوع المادة التي صنع منها وأبعاد أحجامه:

> وبذلك تكون العوامل المؤثرة في مقاومة أي موصل:
1 - نوع المادة المصنوع منها الموصل
2 - طول الموصل
3 - مساحة مقطع الموصل
4 - درجة حرارة الموصل

> فالسلك النحاسي الرقيق على سبيل المثال أكثر مقاومة من السلك السميك والسلك الطويل أكثر مقاومة من السلك القصير بإعتبار أن مقاومة الموصل تتناسب طرديا مع طوله وعكسيا مع مساحة مقطعه، و تتفاوت مقاومة المادة أيضًا حسب درجة الحرارة وتتأثر بها بشكل طردي حسب ما دلت عليه التجارب العملية

> ومن هنا يمكن تعريف المقاومة النوعية بأنها :
مقاومة موصل منتظم المقطع طوله وحدة الأطول ومساحة مقطعه وحدة المساحات، وهي أيضاً تتأثر بدرجة الحرارة بشكل طردي.

ثالثاً : عن طريق جهاز القياس
يستخدم الملتيميتر في العديد من القياسات (تيار، فرق جهد، مقاومة) كما هو واضح من اسمه Multimeter
قد تختلف الأشكال من جهاز إلى آخر ولكنها جميعاً تحتوي على أجزاء متشابهة والأكثر شيوعاً وإستخداماً الآن الرقمي منه والموضّح بالصورة:

طرق توصيل المقاومات

يتم توصيل المقاومات في الدائرة على التوالي أو التوازي أو كليهما معا وبهاتين الطريقتين يمكن الحصول على قيمة مقاومة غير متاحة لدينا.

أولاً: التوصيل على التوالي
في هذه الطريقة المقاومة الكلّية لمجموعة المقاومات المتصلة على التوالي تساوي مجموع هذه المقاومات

> المقاومة الكلية لمجموعة مقاومات متصلة على التوالي تكون أكبر من أي مقاومة أخرى مكونة لها.
> يمر في جميع المقاومات المتصلة على التوالي نفس التيار بينما يتجزأ فرق الجهد حسب قيمة كلاً منها.

ثانياً: التوصيل على التوازي
في هذه الطريقة مقلوب المقاومة الكلّية لمجموعة المقاومات المتصلة على التوازي يساوي مجموع مقلوب هذه المقاومات

> المقاومة الكلية لمجموعة مقاومات متصلة على التوازي تكون أصغر من أي مقاومة أخرى مكونة لها.
> يقع على جميع المقاومات المتصلة على التوازي نفس فرق الجهد بينما يتجزأ التيار الداخل للمجموعة حسب قيمة المقاومة – أو المقاومات – المكونة للفرع.

المصادر:
- منهج ومجموعة بحوث من Web
- موسوعة ويكيبيديا

يمنكم هنا الكتابة عن موضوع المقاومات الكهربائية

مع جزيل الشكر