ما المقاومة الكهربائية؟
المقاومة الكهربائية هي ممانعة المادة لمرور التيار الكهربائي. كلما زادت المقاومة، أصبح مرور التيار أصعب عند نفس فرق الجهد. تقاس المقاومة بوحدة الأوم \( \\Omega \).
في الدوائر البسيطة تظهر المقاومة في قانون أوم:
\( R = \\frac{V}{I} \)
ما المقاومة النوعية؟
المقاومة النوعية خاصية للمادة نفسها، ويرمز لها بالرمز \( \\rho \). فهي لا تعتمد وحدها على طول السلك أو سمكه، بل تعبر عن مدى قابلية مادة معينة لمقاومة مرور التيار.
النحاس مثلًا له مقاومة نوعية منخفضة، لذلك يستخدم في الأسلاك. أما المطاط والزجاج فمقاومتهما النوعية عالية، لذلك يستخدمان كعوازل.
مقاومة السلك
مقاومة سلك منتظم تعطى بالعلاقة:
\( R = \\rho \\frac{L}{A} \)
حيث:
- \( R \): المقاومة بالأوم.
- \( \\rho \): المقاومة النوعية بوحدة \( \\Omega \\cdot m \).
- \( L \): طول السلك بالمتر.
- \( A \): مساحة المقطع بالمتر المربع.
كيف تؤثر الأبعاد في المقاومة؟
- زيادة طول السلك تزيد المقاومة؛ لأن الشحنات تقطع مسافة أطول وتصطدم أكثر داخل المادة.
- زيادة مساحة المقطع تقلل المقاومة؛ لأن هناك مسارًا أعرض لمرور الشحنات.
- اختيار مادة ذات مقاومة نوعية منخفضة يقلل المقاومة.
ما الموصلية؟
الموصلية هي عكس المقاومة النوعية، ويرمز لها بالرمز \( \\sigma \):
\( \\sigma = \\frac{1}{\\rho} \)
المواد الجيدة التوصيل لها موصلية عالية ومقاومة نوعية منخفضة. لذلك لا نقول إن النحاس جيد لأنه مقاومته دائمًا صغيرة؛ بل لأنه يمتلك مقاومة نوعية صغيرة، ثم تتحدد مقاومة السلك الفعلية بحسب طوله ومساحته.
مثال محلول
سلك مقاومته النوعية \( 2.0\\times10^{-8} \\; \\Omega\\cdot m \)، طوله \( 5 \\; m \)، ومساحة مقطعه \( 1.0\\times10^{-6} \\; m^2 \). احسب مقاومته.
\( R = \\rho \\frac{L}{A} \)
\( R = 2.0\\times10^{-8} \\times \\frac{5}{1.0\\times10^{-6}} \)
\( R = 0.10 \\; \\Omega \)
تأثير درجة الحرارة
في كثير من الفلزات تزداد المقاومة النوعية بزيادة درجة الحرارة، لأن اهتزازات الذرات تزداد فتعيق حركة الإلكترونات. لذلك قد ترتفع مقاومة السلك عندما يسخن.
أخطاء شائعة
- الخلط بين المقاومة \( R \) والمقاومة النوعية \( \\rho \).
- نسيان تحويل مساحة المقطع إلى متر مربع.
- الاعتقاد أن مقاومة المادة ثابتة مهما تغير شكل السلك؛ المقاومة تعتمد على الطول والمساحة.
- اعتبار الموصلية والمقاومة النوعية شيئًا واحدًا، مع أنهما متعاكسان.
خلاصة
المقاومة \( R \) خاصية للجسم أو السلك المحدد، أما المقاومة النوعية \( \\rho \) فهي خاصية للمادة. العلاقة \( R=\\rho\\frac{L}{A} \) توضح أن المقاومة تزيد بزيادة الطول وتقل بزيادة مساحة المقطع. أما الموصلية فهي عكس المقاومة النوعية.