در این فیلم آموزشی با مقاومت الکتریکی و قانون اهم آشنا خواهید شد. همچنین ارتباط بین اختلاف پتانسیل الکتریکی و شدت جریان در وسیله های اهمی به شما آموزش داده می شود.
مقاومت الکتریکی
وقتی در یک مدار الکتریکی کلید را وصل می کنیم، در دو سر سیم اختلاف پتانسیل ایجاد میشود که باعث حرکت الکترونهای آزاد در سیم مدار میشود. این الکترون‌ها با اتم‌های رسانا که در حال نوسان هستند برخورد می‌کنند که باعث گرم شدن رسانا میشود. در واقع الکترونهای آزاد هنگام حرکت در رسانا همیشه با نوعی مقاومت روبه‌رو هستندکه اصطلاحا می گوییم رسانا دارای مقاومت الکتریکی می باشد. مقاومت الکتریکی به ابعاد هندسی رسانا، یعنی طول و سطح مقطع رسانا بستگی دارد. همچنین جنس ماده رسانا و دمای آن بر مقاومت الکتریکی اثر می گذارد.
با یک اختلاف پتانسیل یکسان، دو سیم با مقاومت الکتریکی متفاوت، جریان‌های مختلفی را از خود عبور می‌دهند؛ به‌طوری که سیم با مقاومت کمتر، جریان بیشتری از خود عبور میدهد و سیمی که مقاومت آن بیشتر است جریان کمتری را از خود عبور می دهد. بر این اساس می‌توان مقاومت الکتریکی بین دو نقطه از یک رسانا را براساس اختلاف پتانسیل و جریان به صورت زیر تعریف کرد:
در این رابطه مقاومت الکتریکی را با R نمایش داده و یکای آن برحسب ولت بر آمپر (A/V) میشود که به احترام جرج سیمون اهم یکای مقاومت الکتریکی را اهم نامیدند و با نماد Ω نمایش می دهند. جسم رسانایی که دارای مقاومت الکتریکی باشد را نیز مقاومت می نامند.
مقاومت الکتریکی به ابعاد هندسی رسانا مانند طول و سطح مقطع آن و جنس ماده رسانا و دمای آن بستگی دارد.
قانون اهم
برخی از وسیله‌هایی که جریان الکتریکی را از خود عبور می‌دهند ممکن است با تغییر اختلاف پتانسیل اعمال شده و در نتیجه تغییر جریان عبوری، مقاومت ثابتی از خود بروز دهند و همچنین برخی دیگر ممکن است با تغییر اختلاف پتانسیل، مقاومتشان تغییر کند.
اگر مقاومت الکتریکی در ولتاژهای مختلف در دمای ثابت، مقدار ثابتی باشد، گفته میشود آن وسیله از قانون اهم پیروی میکند و آن وسیله را مقاومت یا رسانای اهمی می‌نامند. به عبارتی جریان عبوری از یک مقاومت اهمی همواره با اختلاف پتانسیل اعمال شده به دو سر آن رابطه مستقیم دارد.
قانون اهم برای فلزات و بسیاری از رساناهای غیر فلزی در دمای ثابت برقرار است. در جدول زیر مقادیر اندازه‌گیری شده برای جریان و اختلاف پتانسیل یک مقاومت را که از قانون اهم پیروی میکند، نشان می دهد. همانطور که می بینید نمودار جریان و اختلاف پتانسیل این رسانای اهمی نیز نشان میدهد جریان با ولتاژ برای این وسیله به‌طور خطی افزایش می‌یابد.
وسیله‌های زیادی نیز وجود که دارد که از قانون اهم پیروی نمی‌کنند. دیود نورگسیل یا LED نمونه ای از وسیله های غیر اهمی است.
قانون اهم بیان میکند که در دمایی معین نسبت اختلاف پتانسیل بین دو سر رسانا با شدت جریان الکتریکی مقدار ثابتی است.
مثال
برای آشنایی بیشتر با مسائل مربوط به مقاومت الکتریکی و قانون اهم به نمونه سوالی درباره آن توجه نمایید:
با توجه به نمودار شکل مقابل که مربوط به دو مقاومت (1) و (2) می باشد I1 چقدر است؟
1- 0/2
2- 0/125
3- 0/25
4- 0/4
پاسخ:
همانطور که در تصویر مشخص است به ازای یک شدت جریان یکسان V1=0/2 و V2=0/5 شده است. پس طبق رابطه مقاومت الکتریکی عمل می کنیم و جواب نهایی گزینه 3 می شود.
برای آشنایی بیشتر با مقاومت الکتریکی و قانون اهم در فصل دوم فیزیک یازدهم و نمونه سوالات امتحانی و تست های کنکور مقاومت الکتریکی و قانون اهم همراه با پاسخ حتما ویدئو آموزشی را به طور کامل مشاهده کنید.
سوالات متداول
وقتی در دو سر سیم اختلاف پتانسیل ایجاد میشود الکترونهای آزاد در سیم حرکت می کنند. این الکترون‌ها با اتم‌های رسانا برخورد می‌کنند که باعث گرم شدن رسانا میشود. در واقع الکترونهای آزاد هنگام حرکت در رسانا همیشه با نوعی مقاومت روبه‌رو هستند و اصطلاحا رسانا دارای مقاومت الکتریکی می باشد. مقاومت الکتریکی به ابعاد هندسی رسانا، یعنی طول و سطح مقطع رسانا، جنس ماده رسانا و دمای آن بستگی دارد
قانون اهم بیان میکند که در دمایی معین نسبت اختلاف پتانسیل بین دو سر رسانا با شدت جریان الکتریکی مقدار ثابتی است.
با خواندن این مطلب قانون اهم و مقاومت الکتریکی را به خوبی یاد گرفتم
سپاس از توجه شما