مقاومت چیست ؟

[Borna66]

هر هادی الكتریكی در برابر عبور جریان مقداری مقاومت از خود نشان میدهد این مقاومت باعث میشود كه جریان عبوری از هادی محدود شود، مثال دو لیوان آب را به یاد بیارید وقتی بین دولیوان كه مقدار آبشان با هم برابر نبود لوله ای وصل كردیم آب از طرف لیوان پرتر به طرف لیوانه نصفه در درون لوله به حركت در آمد حالا اگر یك شیر سر راه این لوله قرار دهیم چنانچه شیر را به سمت بسته شدن بچرخانیم لوله ارتباطی تنگ تر میشود در نتیجه جریان آب كاهش پیدا میكند یعنی مقاومت سر راه لوله را افزایش داده ایم پس مقدار مقاومت سر راه لوله تعیین كننده مقدار جریان آب عبوری از لوله است در واقع شیر یك وسیله برای كنترل جریان آب است به همین صورت با كم و زیاد كردن مقاومت موجود در مسیر یك مدار میتوان جریان كل مدار را كنترل كرد . مقدار مقاومت بستگی به جنس هادی و طول آن دارد كه آن را بر حسب اهم می سنجند یك اهم عبارتست از مقدار مقاومتی كه اگر به دو سریك منبع ولتاژ یك ولتی وصل شود جریان یك آمپر از آن عبور كند .

هنگام در گیری سربازهای سیم و سربازهای الكترونی ، الكترونها با سلاح های گرم به جان سیم می افتند و در اثر این جنگ و آتش سوزی مقداری از انرژی سربازهای الكترونی بصورت گرما هدر میرود پس یكی از كارهایی كه مقاومت انجام داد این بود كه مقداری از جریان را تبدیل به گرما كرد در بعضی جاها ما عمداً برای تولید گرما از مقاومت استفاده میكنیم مثل مقاومت تنگستن لامپ یا سیم مقاومت داری كه در سماورهای برقی یا بخاری برقی ها استفاده میكنیم كه به آن المنت هم میگویند.

در این جور مواقع كه گرما كار مورد نیاز ما را انجام میده میگیم سیم یا دستگاه انرژی الكتریكی رو مصرف كرده اما هر وقت كه این گرما را لازم نداشته باشیم و بی علت تولید بشود میگوییم مقاومت سیم مقداری انرژی الكتریكی را تلف كرده مثل گرمایی كه در سیمهای انتقال انرژی (سیمهای رابط ) تولید میشود .



مقاومت ممكن است چندین حلقه سیم مسی نازك كه به دور هسته ای پیچیده شده است باشد ، و یا از مواد نیمه رسانا مانند كربن ساخته شده باشد. مواد نیمه رسانا نسبت به رساناها مقاومت بیشتری در برابر عبور جریان از خود نشان میدهند. مقاومتها به اشكال و اندازه های مختلفی ساخته میشوند كه رایجترین آنها ، مقاومتهای رنگی هستند كه از آنها در جریانهای پایین استفاده میشود و در جریانهای بالا معمولا از مقاومتهای سرامیكی یا آجری استفاده میشود كه نسبت به مقاومتهای رنگی حجم بیشتری دارند .

[Borna66]

حالا میخواهیم یك رابطه بین این سه كمیت پیدا كنیم :

مقاومت ، جریان ، ولتاژ

بازهم مثال لیوان آب :

گفتیم اگه یه شیر سر راه لوله رابط دو لیوان قرار دهیم میتونیم جریان آب را كنترل كنیم حالا فرض كنید شیر آب را به اندازه ای تنظیم كردیم كه در هر ثانیه یك سی سی آب وارد لیوان نصفه میشود حالا به جای لیوان پر آب یه گالن پر آب وصل میكنیم آیا بازم همون مقدار آب وارد لیوان نصفه میشود ؟

مسلماً اینطور نیست چون فشار آب زیاد شده . به ازای یك ثانیه آب بیشتری از لوله عبور میكند. پس هرچه فشار آب را زیاد كنیم (اختلاف سطح آبها) جریان آب بیشتر میشود و به همین صورت هم در مدار الكتریكی هر چه فشار الكتریكی (ولتاژ) را افزایش دهیم در صورت ثابت بودن مقاومت مدار جریان نیز بیشتر میشود.

مقاومت / ولتاژ= جریان عبوری از سیم

یا

جریان / ولتاژ = مقاومت

جریان × مقاومت = ولتاژ

مثال



فرض میكنیم كه یك مقاومت 5 اهمی داریم دوسرش را به یك منبع ولتاژ 10 ولتی وصل كرده ایم میخواهیم ببینیم كه چه جریانی از مقاومت عبور میكند (جریان را با I ولتاژ را با V و مقاومت را R نشان میدهند)

I=10/5 = 2 A

پس جریان دو آمپر از مقاومت عبور میكند حالا اگر به جای مقاومت 5 اهمی مقاومت 4 اهمی قرار بدهیم جریانی كه مقاومت از منبع تغذیه دریافت میكند 5/2 آمپر میشود .

پس نتیجه میگیریم كه هر مقاومت یا هر مصرف كننده فقط به اندازه مورد نیاز خود از منبع تغذیه، جریان میكشد.

توجه داشته باشید وقتی یك منبع به مقاومتی جریان میدهد این جریان از خود منبع تغذیه هم عبور میكند .

گفتیم كه چون سطح آب درون لیوانها متفاوت است جریان آب برقرار میشود اما پس از اینكه آب هر دوتا یه اندازه شد دیگر جریان آبی وجود ندارد ( بله درست است چون دیگر اختلافی وجود ندارد) ولی در منبع تغذیه اینطور نیست چون الكترونها دائما توسط نیروی خارجی به یك سمت كشیده میشوند .

پس برای لیوان هم می میتوان فرض كرد كه یك پمپ آب بالای سر لیوانها وجود دارد كه توسط یك شیلنگ به هراندازه كه آب وارد لیوان نصفه میشود به همان اندازه آب را برمیدارد و به لیوان پر میریزد و هیچ گاه نمیگذارد كه سطح آب درون لیوانها تغییر كند همان كاری را كه نیروی خارجی بر روی یك سیم انجام میداد (آهنربا) پس چون همیشه اختلاف ثابت است در نتیجه همیشه جریان ثابت و پایدار است .



همان جریانی كه از لوله پایینی لیوانها میگذرد همان جریان هم از شیلنگ و پمپ بالا میگذرد.

این مجموعه را میتوان به دو قسمت كلی تقسیم كرد 1- منبع تغذیه (شامل دو لیوان و پمپ و شیلنگ) 2- مصرف كننده (لوله پایینی و شیر)

پس نتیجه میگیریم كه در یك مدار بسته جریان بصورت حلقه ای از كل عناصر مدار عبور میكند (حتی از خود منبع تغذیه ) كه مقدارش در تمام نقاط برابر است .

حالا اگر شیر آب را كمی زیاد كنیم كل جریانی كه در حال گردش است زیاد میشود این بدان معناست كه اگر در یك مدار كه بصورت حلقه بسته است چنانچه یكی از عناصر آن را تغییر دهیم جریان در كل مدار تغییر میكند .