فهرس المحتويات
خصائص المواد الكهربائية: التوصيل والمقاومة
تتميز المواد بخصائص متنوعة، من أبرزها قدرتها على نقل التيار الكهربائي. أظهرت التجارب العلمية وجود مواد موصلة ممتازة للكهرباء، مثل الفضة والنحاس (المعروفة بالفلزات أو المواد الموصلة)، ومواد أخرى ذات مقاومة عالية جداً لنقل التيار، مثل الزجاج والخشب (المعروفة باللافلزات أو المواد العازلة). كما توجد مواد تُظهر سلوكاً وسطاً، تُعرف بالمواد شبه الموصلة، وتتغير موصليتها الكهربائية بتغير درجة الحرارة، مثل السيليكون والجرمانيوم المستخدمين في الخلايا الشمسية. سنناقش في هذا المقال مفهوم المقاومة الكهربائية، وعواملها، وقانون أوم الشهير. [1]
العوامل المؤثرة على المقاومة الكهربائية
تُعرّف المقاومة الكهربائية بأنها قدرة المادة على مقاومة مرور التيار الكهربائي عند تطبيق فرق جهد بين طرفيها. تتأثر قيمة هذه المقاومة بعدة عوامل:
- نوع المادة: تختلف المقاومة الكهربائية باختلاف المواد. فالمواد مثل النحاس والفضة تتميز بمقاومة منخفضة، بينما مواد أخرى مثل الزجاج والخشب لها مقاومة عالية.
- طول الموصل: تزداد المقاومة بازدياد طول الموصل الكهربائي عند ثبات العوامل الأخرى.
- مساحة مقطع الموصل: تقل المقاومة بزيادة مساحة مقطع الموصل. لذا، تستخدم شركات الكهرباء أسلاكاً ذات مقاطع عرضية كبيرة لتقليل فقدان الطاقة.
- درجة الحرارة: في المواد الموصلة، تزداد المقاومة بارتفاع درجة الحرارة نتيجة زيادة اهتزاز الذرات. أما في المواد شبه الموصلة، فإن المقاومة تقل بارتفاع درجة الحرارة.
تجربة أوم وقانونه
أجرى العالم جورج أوم تجاربًا مكثفة لدراسة العلاقة بين التيار الكهربائي وفرق الجهد والمقاومة. استخدم دارة كهربائية بسيطة تتضمن فولتميتراً (لقياس فرق الجهد)، وأميتراً (لقياس شدة التيار)، ومقاومة متغيرة. أظهرت تجاربه علاقة طردية بين فرق الجهد (ج) والشدة التيار (ت) عند ثبات المقاومة (م). وخلص إلى قانون أوم الشهير: ج = م × ت. وحدة قياس المقاومة سميت الأوم تكريماً له. [2]
المراجع
- [1] TERENCE BELL (8-10-2017),”Electrical Conductivity in Metals”،www.thebalance.com, Retrieved 18-6-2018. Edited.
- [2] “Voltage, current and resistance”,www.bbc.co.uk, Retrieved 18-6-2018. Edited.