ملخص الوحدة السادسة عشرة: المقاومة – Resistance لمادة الفيزياء للصف التاسع الفصل الدراسي الثاني المنهج العماني

نقدم لكم ملخص الوحدة السادسة عشرة: المقاومة – Resistance لمادة الفيزياء للصف التاسع الفصل الدراسي الثاني المنهج العماني  

١-١٦ المقاومة الكهربائية

إذا استخدمت سلكًا قصيرًا لتصل به الطرف الموجب والطرف السالب لخلية (بطارية) معًا؛ تكون قد تسبّبت بضرر كبير، لأن كلًّا من السلك والخلية قد يسخن بسبب التيار الكبير الذي يتدفق عبرهما، وذلك لأن المقاومة الكهربائية (Electrical resistance) صغيرة جدًا في السلك، وبالتالي فإن مصادر الجهد الكهربائي غالبًا ما تكون محميّة بقواطع كهربائية كما في الصورة إذا كانت شدة التيار المتدفق فيها كبيرة جدًا.

المقاومة الكهربائية (Resistance) هي مدى التحكم في التيار الكهربائي المتدفق في جهاز أو في دائرة كهربائية. وكلما ازدادت المقاومة الكهربائية كان التيار الكهربائي المتدفق أقل. وبإضافة مكوّنات لها مقاومة كهربائية ازداد مقدار عائق تدفق التيار، وكلما ازدادت المقاومة كان التيار أقل.

حساب المقاومة

ما الشيء الذي يمكن للخلية دفعه عبر مكوّن كهربائي؟ إنه التيار الكهربائي. يُقاس معدّل ذلك التدفق بقياس شدة التيار باستخدام الأميتر. كما نحتاج إلى معرفة فرق الجهد بين طرفَي المكوّن، وهو ما يُقاس بواسطة فولتميتر يُوصَّل على التوازي بين طرفَي المكوّن.

من قياس فرق الجهد (V) وشدة التيار الكهربائي (I) يمكننا حساب المقاومة (R) من معادلة: R = V ÷ I. وهذه المعادلة تُعرَّف بقانون أوم (Ohm’s law). وتُقاس المقاومة الكهربائية بالأوم (Ohm – Ω) في النظام الدولي للوحدات (SI).

يمكن تعديل المعادلة R = V/I لإيجاد قيم مختلفة: I = V/R، وV = I × R. فمثلًا إذا كانت زاوية الانكسار EÒC7Ø Ù تساوي 20 Ω ووُجد فرق الجهد 6.0 V بين طرفَيها، فإن شدة التيار الكهربائي المتدفق عبرها تساوي: I = 6.0 V ÷ 20 Ω = 0.30 A.

العلاقة بين المقاومة وطول السلك ومساحة مقطعه

تتعلق مقاومة السلك الكهربائي بطوله ومساحة مقطعه العرضي وطبيعة المادة التي صُنع منها. فكلما ازداد طول السلك ازداد مقاومته، وكلما ازدادت مساحة مقطعه العرضي (سمكه) قلّت مقاومته. يمكن تخيّل ذلك هكذا: السلك الطويل يمنح الإلكترونات مسافة أطول للتحرك فيها، مما يزيد من احتمالية تصادمها مع أيونات الشبكة البلورية. أما السلك الأسمك فتُوجد قناة أوسع لتدفق الإلكترونات فيها مما يقلل المقاومة.

خاصية التيار – الجهد

يُمثّل خاصية التيار – الجهد (Current-voltage characteristic) تمثيلًا بيانيًا يوضّح كيف تعتمد شدة التيار الكهربائي في المكوّن على فرق الجهد بين طرفيه. يُوضع فرق الجهد (V) على المحور الأفقي (x)، وتُوضع شدة التيار الكهربائي (I) على المحور الرأسي (y).

فالمقاوم الذي تكون خاصية التيار – الجهد له مثل الوصف السابق يسمّى مقاومًا أوميًا (Ohmic resistor). ومن السهل التنبؤ بشدة التيار الكهربائي الذي سيتدفق عبر المقاوم الأومي لأنها تتناسب طرديًا مع فرق الجهد بين طرفيه. فإذا تضاعف فرق الجهد فإنه يعطي ضعف شدة التيار الكهربائي.

يُبيّن التمثيل البياني أن المصباح ليس مقاومًا أوميًا. فما سبب ذلك؟ في البداية سيكون التمثيل البياني منحنى منخفضًا مستقيمًا، وسوف يُظهر أن شدة التيار الكهربائي تزداد بمعدل ثابت مع ازدياد فرق الجهد الكهربائي. وعند ارتفاع فرق الجهد الكهربائي العالي يبدأ التمثيل البياني بالتقوّس. وعندما يزداد ازدياد فرق الجهد الكهربائي تتصاعد درجات الحرارة فتزيد المقاومة، وبالتالي فإن شدة التيار الكهربائي لمثل هذه المقاومة تكون أقل، مما يعني أن المصباح ليس مقاومًا أوميًا.

ختامًا تجدر الإشارة إلى أن الفيزياء تدرس مصادر الطاقة وكيفية استخدامها والحفاظ عليها، وكيفية سريان الضوء وانعكاسه وانكساره، واستخدام العدسات في تكوين الصور، وطبيعة التيار الكهربائي والكميات المرتبطة به. إن فهم هذه المفاهيم يُمكّن الطالب من بناء أساس متين في العلوم الطبيعية يُؤهله لدراسة مستويات أعلى وتطبيقات أعمق في المستقبل.