العلوم الفيزيائية — الكهرباء: المقاومة الكهربائية والعوامل المؤثرة فيها — الثالثة متوسط — المنهاج الجزائري

الكهرباء: المقاومة الكهربائية والعوامل المؤثرة فيها

المقاومة الكهربائية هي خاصية فيزيائية تعيق مرور التيار الكهربائي في الدارة. في هذا الدرس، سنتعرف على مفهوم المقاومة الكهربائية، وحدتها، والعوامل التي تؤثر فيها، وكيفية حسابها باستخدام قانون أوم.

أولاً: مفهوم المقاومة الكهربائية

المقاومة الكهربائية (R) هي ممانعة المادة لمرور التيار الكهربائي عبرها. كلما زادت المقاومة، قل التيار المار في الدارة. تُرمز للمقاومة بالحرف R، وتُقاس بوحدة الأوم (Ω).

تستخدم المقاومات في الدوائر الكهربائية للتحكم في شدة التيار وحماية المكونات الكهربائية من التلف.

ثانياً: قانون أوم

ينص قانون أوم على أن: شدة التيار (I) المار في موصل تتناسب طردياً مع التوتر (U) المطبق بين طرفيه، وعكسياً مع مقاومته (R).

الصيغة الرياضية: U = R × I
حيث:
U: التوتر الكهربائي بوحدة الفولط (V)
R: المقاومة الكهربائية بوحدة الأوم (Ω)
I: شدة التيار الكهربائي بوحدة الأمبير (A)

مثال: إذا كان التوتر بين طرفي مقاومة يساوي 12V وشدة التيار المار فيها 3A، فما قيمة المقاومة؟

الحل: R = U ÷ I = 12 ÷ 3 = 4Ω

ثالثاً: العوامل المؤثرة في المقاومة الكهربائية

1. طبيعة المادة (النوعية): تختلف المقاومة حسب نوع المادة. فالنحاس موصل جيد للكهرباء (مقاومته صغيرة)، بينما الخشب عازل (مقاومته كبيرة جداً).
2. طول الموصل: تتناسب المقاومة طردياً مع طول الموصل. كلما زاد طول السلك، زادت مقاومته.
3. مساحة مقطع الموصل: تتناسب المقاومة عكسياً مع مساحة المقطع العرضي. السلك السميك له مقاومة أقل من السلك الرفيع.
4. درجة الحرارة: في معظم الموصلات الفلزية، تزداد المقاومة بارتفاع درجة الحرارة.

صيغة حساب المقاومة: R = ρ × (L ÷ S)
حيث:
ρ (مقاومية المادة): خاصية للمادة
L: طول الموصل
S: مساحة المقطع العرضي للموصل

رابعاً: ربط المقاومات

ربط المقاومات على التسلسل: المقاومة المكافئة = R₁ + R₂ + R₃ + …

مثال: مقاومتان 4Ω و 6Ω مربوطتان على التسلسل. المقاومة المكافئة = 4 + 6 = 10Ω

ربط المقاومات على التفرع (التوازي): 1/Rₘ = 1/R₁ + 1/R₂ + 1/R₃ + …

مثال: مقاومتان 6Ω و 3Ω مربوطتان على التفرع. 1/Rₘ = 1/6 + 1/3 = 1/6 + 2/6 = 3/6 = 1/2، إذن Rₘ = 2Ω

تمارين تطبيقية

التمرين الأول: مقاومة كهربائية قيمتها 20Ω، طبق بين طرفيها توتر 60V. أحسب شدة التيار المار فيها.

التمرين الثاني: سلك نحاسي طوله 10m ومساحة مقطعه 2mm². إذا كانت مقاومية النحاس 0.000000017 Ω·m، أحسب مقاومة السلك.

التمرين الثالث: ثلاث مقاومات: R₁ = 10Ω، R₂ = 15Ω، R₃ = 25Ω. أحسب المقاومة المكافئة في الحالتين: أ) ربطها على التسلسل ب) ربطها على التفرع.

التمرين الرابع: لماذا تستخدم أسلاك النحاس السميكة في التمديدات الكهربائية المنزلية بدلاً من الأسلاك الرفيعة؟

للمزيد من الدروس، راجع درس حالات المادة الثلاث: الصلبة والسائلة والغازية، ودرس التحولات الفيزيائية: الانصهار والغليان والتجمد.

📍 دروس مشابهة:

• الفيزياء — الصوت: إنتاج الصوت وانتشاره وخصائصه — الأولى ثانو
• العلوم الفيزيائية — الكثافة: مفهوم الكثافة وعلاقتها بالطفو —
• العلوم الفيزيائية — الطاقة الكهربائية: حساب الطاقة المستهلكة