العوامل المؤثرة في قيمة المقاومة الكهربائية

نظرة حول المقاومة الكهربائية

تقيس المقاومة (بالإنجليزية: Resistance) قيمة ممانعة المادة لتدفق التيار في الدائرة الكهربائية، وهي تقاس بالأوم (Ω)، وقد تم وصفها بواسطة قانون أوم بأنها تساوي مقدار نسبة الجهد إلى التيار الكهربائي؛ أي: المقاومة الكهربائية = الجهد الكهربائي/التيار الكهربائي، وهي ترتبط بطول الموصل ومساحته، وتختلف باختلاف درجة الحرارة.^[١]

عند تطبيق فرق الجهد على أطراف الموصل فإن الإلكترونات الحرة تنتقل فيه من طرف إلى الطرف الآخر، وأثناء حركتها فهي تصطدم بذرات (أيونات) الموصل، مسببة معارصة حركتها، لتُعرف هذه المعارضة لتدفق الإلكترونات الحرة باسم مقاومة الموصل، وكلما زادت الاصطدامات التي تتعرض لها الإلكترونات في الموصل، زادت قيمة المقاومة التي يوفّرها.^[٢]

العوامل التي تعتمد عليها المقاومة الكهربائية

تعتمد المقاومة الكهربائية بشكل أساسي على أربعة عوامل هي: مساحة المقطع العرضي للسلك، وطول السلك، ونوع وطبيعة مادته، إذ تتميز الأسلاك السميكة مثلاً بمقاومة أقل من الأسلاك الرقيقة، كما أن قيمة المقاومة للأسلاك الأطول تعتبر أكبر من قيمة مقاومة الأسلاك القصيرة، وللأسلاك النحاسية مثلاً مقاومة أقل من الأسلاك الفولاذية المماثلة لها في الحجم، كما تعتمد المقاومة الكهربائية أيضًا على درجة الحرارة، وفيما يلي توضيح لكل ذلك:^[٣]

طول السلك

تتناسب مقاومة السلك طردياً مع طول السلك، وذلك يعني أن مضاعفة طول السلك ستؤدي إلى مضاعفة مقاومته أيضاً، كما أن تخفيض طوله إلى النصف سيؤدي إلى تقليل مقاومته بمقدار النصف أيضاً،^[٣] ويمكن تفسير أن السلك الأطول له مقاومة أكبر بأن سير التيار لمسافة أطول عبر السلك الأطول يزيد من فرصة تصادمه مع جزيئات المادة.^[٤]

مساحة المقطع العرضي للسلك

تتناسب مقاومة السلك عكسياً مع مساحة المقطع العرضي له، وذلك يعني أن السلك السميك له مقاومة أقل من مقاومة السلك الرفيع؛ ويمكن تشبيه ذلك بتدفق الماء عبر الخرطوم؛ إذ يمكن للماء أن يتدفق عبر الخرطوم العريض بسهولة أكبر من الخرطوم الضيق، وبنفس الطريقة يمكن للتيار الكهربائي المرور عبر السلك العريض بسهولة أكبر من السلك الرفيع.^[٤][٣]

درجة الحرارة ونوع المادة

تمتاز الموصلات مثل الذهب، والفضة، والنحاس، والألمنيوم وغيرها بقيمة مقاومتها المنخفضة، وعادة تزداد مقاومة الموصلات بازدياد درجة الحرارة، بسبب ازدياد عدد التصادمات بين الإلكترونات في ذرات المعادن، وفي المقابل تمتاز العوازل أو المواد العازلة؛ كالبلاستيك، والزجاج، والخشب، والحرير وغيرها بقيمة مقاومتها الكبيرة جداً، وهي المواد التي لا تنتقل الطاقة مثل التيار الكهربائي أو الحرارة عبرها بسهولة.^[٣]

كيفية حساب المقاومة الكهربائية

يمكن حساب قيمة مقاومة موصل معيّن عند درجة حرارة 20 درجة مئوية باستخدام القانون الآتي:^[٥]

• المقاومة = المقاومية × طول الموصل × مساحة المقطع العرضي للموصل، وبالرموز: R = ρ.L.A، حيث:
• R: المقاومة وتُقاس بالأوم (Ω).
• ρ: مقاومية المادة وتُقاس بالأوم.متر (Ω.m).
• L: طول الموصل بالمتر (م).
• A: مساحة المقطع العرضي للموصل، وتُقاس بالأمتار المربعة (م2).