الدرس 1-1التيار الكهربائي
المقاومة الكهربائية
🎯 ستتعلم أن
- تعرّف المقاومة الكهربائية ووحدة قياسها.
- تفسّر سبب نشوء المقاومة داخل الموصلات.
- توضّح سبب استخدام النحاس في أسلاك المباني.
- تصف كيف تتغيّر مقاومة السلك بتغيّر طوله وسمكه.
- تفسّر كيف يضيء فتيل المصباح الكهربائي.
🔤 مفردات جديدة
المقاومة الكهربائيةالأوم (Ω)
ما المقاومة الكهربائية؟
تتحرك الإلكترونات بسهولة في المواد الموصلة كالنحاس، وبصعوبة في المواد العازلة كالبلاستيك. ومع ذلك فحتى الموصلات تمانع سريان الإلكترونات إلى حدٍّ ما.
✋ سؤال سريع
ما وحدة قياس المقاومة الكهربائية؟
تُقاس المقاومة الكهربائية بوحدة الأوم ورمزها (Ω). أما الفولت فللجهد، والأمبير للتيار.
اعرض الإجابة
ج) الأوم (Ω) —تُقاس المقاومة الكهربائية بوحدة الأوم ورمزها (Ω). أما الفولت فللجهد، والأمبير للتيار.
✋ سؤال سريع
أيّ المواد التالية مقاومتها الكهربائية أكبر؟
البلاستيك مادة عازلة، وللمواد العازلة عمومًا مقاومة كهربائية أكبر كثيرًا من الموصلات كالنحاس والألومنيوم والفضة.
اعرض الإجابة
ج) قطعة بلاستيك —البلاستيك مادة عازلة، وللمواد العازلة عمومًا مقاومة كهربائية أكبر كثيرًا من الموصلات كالنحاس والألومنيوم والفضة.
لماذا تنشأ المقاومة؟
عندما تنتقل الإلكترونات عبر الدائرة الكهربائية، فإنها تتصادم مع الذرات والشحنات الأخرى الموجودة داخل المادة، فيصبح مسارها متعرّجًا.
هذه التصادمات تحوّل الطاقة الكهربائية للإلكترونات إلى:
- طاقة حرارية (حرارة).
- وأحيانًا طاقة ضوئية (ضوء).
ويعتمد مقدار الطاقة المتحوّلة على مقاومة المواد التي تتكوّن منها الدائرة.
✋ سؤال سريع
ما سبب نشوء المقاومة الكهربائية داخل السلك؟
تنتج المقاومة عن تصادم الإلكترونات المتدفّقة مع الذرات والشحنات الأخرى داخل المادة.
اعرض الإجابة
أ) تصادم الإلكترونات مع الذرات والشحنات داخل المادة —تنتج المقاومة عن تصادم الإلكترونات المتدفّقة مع الذرات والشحنات الأخرى داخل المادة.
✋ سؤال سريع
إلى أي أشكال الطاقة تتحوّل الطاقة الكهربائية بسبب المقاومة؟
تصادمات الإلكترونات تحوّل الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية، وأحيانًا إلى طاقة ضوئية كما في المصباح.
اعرض الإجابة
أ) طاقة حرارية وأحيانًا ضوئية —تصادمات الإلكترونات تحوّل الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية، وأحيانًا إلى طاقة ضوئية كما في المصباح.
لماذا نستخدم أسلاك النحاس في المباني؟
كلما زادت مقاومة السلك، زاد مقدار الطاقة الكهربائية التي تتحوّل إلى حرارة.
- للنحاس مقاومة كهربائية قليلة، فهو من أفضل المواد الموصلة للكهرباء.
- لذلك تكون كمية الحرارة الناتجة في أسلاك النحاس قليلة مقارنةً بغيره من المواد.
✋ سؤال سريع
لماذا تُستخدم أسلاك النحاس في التمديدات الكهربائية داخل المباني؟
النحاس موصل جيد ومقاومته قليلة، فلا ينتج عنه إلا قليل من الحرارة، لذلك لا تسخن الأسلاك إلى حد يسبب الحرائق.
اعرض الإجابة
ب) لأن مقاومتها قليلة فلا تسخن إلى حد يسبب الحرائق —النحاس موصل جيد ومقاومته قليلة، فلا ينتج عنه إلا قليل من الحرارة، لذلك لا تسخن الأسلاك إلى حد يسبب الحرائق.
طول السلك وسمكه
لا تعتمد مقاومة السلك على نوع المادة فقط، بل أيضًا على طوله وسمكه.
تخيّل الماء يتدفّق في خرطوم:
- كلما كان الخرطوم أطول، قلّ تدفّق الماء.
- كلما كان الخرطوم أضيق، قلّ تدفّق الماء.
✋ سؤال سريع
سلكان من النحاس لهما السمك نفسه، طول الأول 1 m وطول الثاني 5 m. أيهما مقاومته أكبر؟
تزداد مقاومة السلك بزيادة طوله، فالسلك الذي طوله 5 m مقاومته أكبر.
اعرض الإجابة
ب) السلك الذي طوله 5 m —تزداد مقاومة السلك بزيادة طوله، فالسلك الذي طوله 5 m مقاومته أكبر.
✋ سؤال سريع
سلكان من النحاس لهما الطول نفسه، أحدهما سميك والآخر رفيع. أيهما مقاومته أكبر؟
تزداد مقاومة السلك بنقصان سمكه، فالسلك الرفيع مقاومته أكبر.
اعرض الإجابة
ب) السلك الرفيع —تزداد مقاومة السلك بنقصان سمكه، فالسلك الرفيع مقاومته أكبر.
فتيل المصباح الكهربائي
يُصنع فتيل المصباح الكهربائي من سلك رفيع جدًا، لذلك تكون مقاومته كبيرة.
- عند سريان التيار في الفتيل، يسخن إلى درجة كافية لانبعاث الضوء منه.
- ومع ذلك لا ينصهر الفتيل، لأنه مصنوع من فلز التنجستن الذي له درجة انصهار عالية جدًا.
✋ سؤال سريع
لماذا يُصنع فتيل المصباح من سلك رفيع جدًا؟
السلك الرفيع مقاومته كبيرة، فيسخن عند مرور التيار إلى درجة كافية لانبعاث الضوء.
اعرض الإجابة
ب) لكي تكون مقاومته كبيرة فيسخن ويضيء —السلك الرفيع مقاومته كبيرة، فيسخن عند مرور التيار إلى درجة كافية لانبعاث الضوء.
✋ سؤال سريع
لماذا لا ينصهر فتيل المصباح رغم سخونته الشديدة؟
الفتيل مصنوع من فلز التنجستن الذي تفوق درجة انصهاره درجات انصهار الكثير من الفلزات، فلا ينصهر عند درجات الحرارة العالية.
اعرض الإجابة
ب) لأنه مصنوع من التنجستن ذي درجة الانصهار العالية جدًا —الفتيل مصنوع من فلز التنجستن الذي تفوق درجة انصهاره درجات انصهار الكثير من الفلزات، فلا ينصهر عند درجات الحرارة العالية.
أحسنت! أنهيت «المقاومة الكهربائية»
📝 الخلاصة
- المقاومة الكهربائية مقياس لمدى صعوبة تدفّق الإلكترونات عبر المادة، وتُقاس بوحدة الأوم (Ω).
- للمواد العازلة مقاومة أكبر كثيرًا من المواد الموصلة.
- تنتج المقاومة عن تصادم الإلكترونات المتدفقة مع الذرات والشحنات داخل المادة.
- تعمل المقاومة على تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة حرارية، وأحيانًا ضوئية.
- للنحاس مقاومة قليلة، لذلك تُصنع منه أسلاك التمديدات في المباني.
- تزداد مقاومة السلك بزيادة طوله، وبنقصان سمكه.
- فتيل المصباح سلك رفيع جدًا من التنجستن، مقاومته كبيرة فيسخن ويضيء دون أن ينصهر.