المقاومة الكهربائية la resistance electrique

المقاومة
La resistance electrique

تعتبر المقاومة عنصر كثير الاستخدام في الدوائر الإلكترونية وفائدتها في هذه الدوائر أنها تتحكم في التيار والجهد. وتصنع المقاومة من مادة الكربون المسحوق والذي يرش على مادة غير موصلة مثل السيراميك (الفخار)، ويطلق عليها في هذه الحالة اسم المقاومة الكربونية (Carbon Resistor).

وقد تصنع المقاومة من سلك ملفوف من سبيكة النيكل والكروم وتسمى في هذه الحالة مقاومة سلكية (Wire Resistor).

ويتحدد اختيار المقاومة الصحيحة في الدائرة الالكترونية من حيث قيمتها بالأوم (OHM) وقدرتها بالوات (WATT).

تستعمل المقاومة للتحكم بالتيار الساري في الدائرة الكهربائية عند توصيل على التوالي مع المنبع الكهربائي، وكلما زادت قيمة المقاومة (R) قل التيار الساري (I)والعكس صحيح، كما هو مبين في الشكل.

تستعمل المقاومة للتحكم في الجهد، وفي هذه الحالة توصل المقاومة المتغيرة R على التوازي مع المنبع الكهربائي ويؤخذ منها الجهد المناسب V1 حسب الطلب، وكلما قلت قيمة المقاومة R قل الجهد V1 كما هو مبين في الشكل التالي.

حساب قيمة المقاومة (قانون أوم):
تحسب قيمة المقاومة باستخدام قانون أوم (OHM) الذي ينص على أن قيمة المقاومة بالأوم تساوي قيمة الجهد الواقع عليها (بالفولت) مقسوم على قيمة التيار (بالأمبير) المار في هذه المقاومة.
الدائرة التي في الشكل التالي تحسب قيمة المقاومة R كالآتي:

علاقة المقاومة بطول الموصل:
كلما زاد طول الموصل L زادت مقاومته، وتوجد علاقة بين طول الموصل L ومساحة مقطع الموصل A ومقاومة الموصل النوعية ρ (وهي مقاومة جزء من الموصل طوله 1سم ومساحة مقطعه 1سم² ).

وهذه هي العلاقة:

والجدول التالي يبين قيمة المقاومة النوعية لبعض المواد التي تصنع منها المقاومة السلكية.

علاقة المقاومة بدرجة الحرارة:
تزيد مقاومة الموصل عندما ترتفع درجة الحرارة، ويتناسب التغير في المقاومة ΔR طرديا مع المقاومة الباردة RC والتسخين Δt. وقيمة التسخين Δt = الفرق بين درجة الحرارة النهائية th ودرجة الحرارة الإبتدائية tc للمقاموة. والعلاقة بين المقاومة الساخنة Rh والمقاومة الباردة Rc هي:

وتعرف <a> بمعامل المقاومة الحراري وهو مقدار التغير في مقاومة موصل مقاومته <1> أوم عند إرتفاع درجة حرارته بمقدار <1> درجة مئوية.

فعند التسخين تزداد مقاومة المعادن النقية (يكون معامل المقاومة الحراري a موجب) بينما تتناقص مقاومة الكربون ومحاليل الأملاح المعدنية (يكون معامل المقاومة الحراري a سالب). أما مقاومة سبائك النحاس مع النيكل فتبقى ثابتة الى حد بعيد.

والجدول التالي يبين قيمة معامل المقاومة الحراري لبعض المواد التي تصنع منها المقاومات.

العلاقة بين حجم المقاومة والقدرة:
يدل حجم المقاومة الكربونية عادة على قيمة أعلى قدرة أو حرارة يمكن أن تتحملها المقاومة دون أن تحترق، فكلما زاد الحجم الطبيعي للمقاومة زادت قيمة قدرتها، ويبين الشكل التالي العلاقة بين حجم المقاومة الكربونية بالبوصة وقيمة القدرة التي تتحملها بالوات.

وقدرة المقاومة الكربونية عادة في حدود 2 وات أما المقاومات السلكية فتتميز بأن مقاومتها ذات درجة عالية من الإستقرار، وتكون قدرتها بالوات أعلى بكثير من المقاومات الكربونية، كما هو مبين في بند أنواع وأشكال المقاومات.

تحديد قيمة المقاومة بالألوان:
يتم تحديد قيمة المقاومة الكربونية احيانا بالألوان كما هو مبين في الشكل التالي، حيث نجد أن جسم المقاومة عليه أربع حلقات ملونه، وكل لون له رقم معين كما هو مبين بجدول الألوان.
وتقرأ حلقات الألوان من اليسار الى اليمين، ولون كل من الحلقة الأولى والثانية فيحدد الرقم، أما لون الحلقة الثالثة فيحدد عدد الأصفار، والحلقة الرابعة تحدد النسبة المئوية للتفاوت (نسبة خطأ) وإذا لم توجد الحلقة الرابعة فإن نسبة التفاوت في قيمة المقاومة تكون + أو – 20%.

مثال:

مقاومة كربونية عليها 4 حلقات، الأولى بني – الثانية أحمر – الثالثة برتقالي – الرابعة فضي – إحسب قيمة المقاومة.

توصيل المقاومات على التوالي:
نحتاج لتوصيل المقاومات على التوالي وذلك للحصول على قيمة مقاومة كلية كبيرة من مجموعة مقاومات، أو لتجزئ جهد المنبع الكهربي لعدة قيم تتناسب مع مقاومات التوالي.
يبين الشكل التالي تجزئ جهد المنبع الكهربي V الى مجموعة من الجهود هي V1 V2 V3 على الترتيب.

وقيمة المقاومة الكلية Rt في هذه الحالة تكون اكبر من قيمة أكبر مقاومة في الدائرة.

توصيل المقاومات على التوازي:
نحتاج توصيل المقاومات على التوازي وذلك لتجزئة التيار الكلي I من منبع الجهد الكهربي الى مجموعة تيارات أقل هي I1، I2 كما في الشكل التالي.

والمقاومة الكلية Rt في هذه الحالة تكون أقل من قيمة أقل مقاومة في الدائرة.

أما في الشكل التالي فإن المقاومة الكلية Rt تحسب كالتالي:

أنواع وأشكال المقاومات:
يبين الشكل التالي أنواع وأشكال المقاومات الكربونية والسلكية الثابته القيمة والمتغيرة. كما يبين الشكل العلاقة بين حجم المقاومة وقيمتها بالأوم وكذلك الأنواع المختلفة للمقاومات المتغيرة وكيفية ضبط قيمة المقاومة.

1- مقاومات كربونية: