مقاومت الکتریکی

اطلاعات کلیدی و مرور:
تعاریف
فلزات چگونه برق را عبور می دهند؟
مقاومت الکتریکی چیست؟
عوامل مؤثر بر مقاومت الکتریکی چیست؟
نحوه اندازه گیری مقاومت الکتریکی در یک مدار

• پیوند فلزی: پیوندی است که در آن یونهای مثبت توسط دریایی از الکترونهای احاطه شده است.
• جاری: میزان بار (یا ذرات باردار شده) در جریان است. در آمپر (A) اندازه گیری می شود.
• ولتاژ: نیروی محرک بوسیله ی برق است. به عبارت ساده ، این نیرویی است که باعث می شود الکترون های باردار شده از یک مکان به مکان دیگر منتقل شوند. در ولت( v) اندازه گیری می شود.
• مقاومت الکتریکی: مقاومت جریان الکترون ها است. در اهم ( Ω) اندازه گیری می شود.
• مقاومت: مقاومت در برابر جریان الکترونهای شارژ شده از یک فلز است.
• قانون اهم: جریانی است که مقاومت، رابطه ی مستقیم با ولتاژ و رابطه ی عکس با جریان دارد.
فلزات چگونه برق را هدایت می کنند؟
فلزات بین اتمهایشان پیوند فلزی دارند. پیوند فلزی وقتی اتفاق می افتد که گروهی از اتم ها که بارهای مثبت دارند در کنار هم جمع می شوند. یون های مثبت زنجیره ای تشکیل می دهند و الکترون های ظرفیتی اتم ها جابجایی می شوند به طوری که “دریایی از الکترون ها” شکل می گیرد.

الکترون ها بار منفی دارند و بار را با خود حمل می کنند. الکترون های جابجا شده در مدار خود ثابت نیستند ، می توانند بارها را حمل کنند ، حرکت کنند و بار را بر روی الکترون بعدی منتقل کنند و از این طریق می توانندجریان برق را ایجاد کنند.
سیم ها به عنوان هادی جریان در مدارها از فلزات ساخته می شوند ، بیشتر از جنس مس هستند. در حقیقت ، تمام تجهیزات الکتریکی ، که در ساخت مدارها مورد استفاده قرار می گیرد ، از فلز ساخته شده اند.

مقاومت الکتریکی چیست؟
مقاومت الکتریکی همان چیزی است که از نام آن پیداست. بعضی اوقات به دلایلی برخی از الکترونهای شارژ متوقف شده و اجازه حرکت به جلو را نمی دهند. جریان الکترون شارژ شده، مقاومت کرده و جریان کاهش می یابد.

اگرچه فلز الکتریسیته را هدایت می کند ، هر فلز دارای برخی از خواص مقاومت است که جریان الکترون های باردار را محدود می کند. برخی فلزات نسبت به بقیه مقاومت زیادی در برابر جریان دارند.

مقاومت الکتریکی به همین دلیل است که الکترونیک پس از استفاده مداوم گرم می شود. الکترون های شارژ با حفظ ساختمان در یک نقطه می شوند و انرژی جنبشی آنها باعث گرم شدن الکترونیک می شود.

عوامل مؤثر در مقاومت الکتریکی چیست؟
عمدتا 4 عامل موثر بر مقاومت الکتریکی هستند:
• طول سیم
• ضخامت سیم
• درجه حرارت سیم
• مواد تشکیل دهنده ی سیم(جنس سیم)

طول سیم:
هرچه طول سیم کوتاه تر باشد ، مقاومت کمتری نیز خواهد داشت. سیم بلند دارای سطح بیشتری در تماس با ذرات باردار است. تماس باعث ایجاد اصطکاک می شود و اصطکاک نیرویی است که با حرکت مخالف است. سیم های کوتاهتر مساحت کوتاه تری دارند بنابراین نیروی مقاومت کمتری دارند و الکترونهای باردار شده با مقاومت کمتری روبرو می شوند.

ضخامت سیم:
یک سیم ضخیم تر مقاومت کمتری را نسبت به سیم نازک تر نشان می دهد. به این روش در مورد آن فکر کنید: آب بیشتری از لولهای با دهانه ی بزرگتر نسبت به لوله با دهان کوچکتر بیرون می آید. به همین روش ، الکترونهای شارژ بیشتری می توانند از طریق سیم ضخیم تری نسبت به سیم نازک تر جریان پیدا کنند ، به این معنی که مقاومت الکتریکی سیم ضخیم تر کمتر است.

درجه حرارت سیم:
هرچه دما کمتر باشد ، مقاومت نیز کمتر می شود. ما می توانیم با فکر کردن در مورد یک سگ آن را درک کنیم. می پرد و فعال تر میشود و وقتی به او می گویید داخل ماشین شود به شما گوش نمی دهد. به طور مشابه ، هنگامی که دمای سیم افزایش می یابد ، انرژی جنبشی ذرات باردار افزایش می یابد. آنها به جای عبور از سیم ، شروع به برخورد با دیواره های سیم می کنند.

موادتشکیل دهنده ی سیم(جنس سیم):
هر فلز دارای مقاومت متفاوتی است که مقاومت فلز نامیده می شود. بعضی از فلزات از مقاومت بالاتری برخوردارند و برخی از فلزات از مقاومت کمتری برخوردار هستند. به طور کلی ، فلز مس مقاومت بسیار کمی دارد. به همین دلیل سیم های مورد استفاده در مدارها و آزمایشهای الکتریکی از مس ساخته شده اند.

(این تصویر چیزهای مختلفی را نشان می دهد که در مقاومت الکتریکی تأثیر می گذارد).

E = الکترون
I = میزان گردش الکترون های شارژ شده
J = ژول / انرژی سیم (درجه حرارت سیم)
l = طول سیم
A = سطح مقطع (ضخامت سیم)

مقاومت الکتریکی سیم با استفاده از این فرمول اندازه گیری می شود:

مقاومت = مقاومت ویژه × طول / مساحت

سوال
یک سیم مسی به طول 0.5 متر مکعب و سطح مقطع آن 0.25 متر مکعب است. مقاومت مس برابر 1.7 x10-​8​Ωmاهم است.

پاسخ
با استفاده از فرمول می توان مقاومت سیم مسی را محاسبه کرد:

مقاومت = مقاومت ویژه × طول / مساحت
مقاومت=1.7 x10-​8​x 0.5/0.25
مقاومت= 3.4 x10​-8Ω

نحوه اندازه گیری مقاومت الکتریکی در یک مدار:

قانون Ohms اظهار داشت که مقاومت رابطه ی مستقیماً با ولتاژ و رابطه ی عکس با جریان دارد.

(فرمول را می توان به صورت V = IR نوشت)

به طور منطقی می توان نتیجه گرفت که:

• با افزایش مقاومت ، جریان الکترونهای شارژ شده کاهش می یابد و ولتاژ افزایش می یابد.
• هنگامی که مقاومت کاهش می یابد ، جریان الکترونی شارژ شده افزایش می یابد و در نتیجه ولتاژ کاهش می یابد.

سوال
در مدار دو باتری 2 ولتی به صورت سری متصل اند. جریان که از طریق مدار جریان دارد 0.2 A. مقاومت در مدار چقدر است؟

راه حل
اول از همه ، وقتی باتری ها به صورت سری وصل می شوند ، ولتاژ آنها اضافه می شود. ولتاژ کلی مدار:
2 + 2 = 4 ولت

ثانیا ، با استفاده از قانون اهم می توان مقاومت را محاسبه کرد.

V = IR
R = V/I
R = 4/0.2
R = 20 Ω

خلاصه:
• مقاومت عبارت است از متوقف کردن جریان الکترون های باردار.
• فلزات به دلیل اینکه دریایی از الکترون های جابجاشده دارند می توانند هدایت برق را انجام دهند.
• سیم های کوچکتر مقاومت الکتریکی کمتری نسبت به سیم های طولانی دارند.
• سیم های ضخیم تر نسبت به سیمهای نازک تر مقاومت الکتریکی کمتری دارند.
• سیم های خنک تر نسبت به سیم های داغ مقاومت الکتریکی کمتری دارند.
• بعضی از فلزات نسبت به سایرین مقاومت کمتری دارند.
• مقاومت سیمها با مقاومت = مقاومت ویژه × طول / مساحت محاسبه می شود.
• قانون اهم بیان میکند که مقاومت، رابطه ی مستقیم با ولتاژ و رابطه ی عکس با جریان دارد.

برگردان به پارسی:
آرش قوی بیان
آوا قوی بیان

دانلود فایل ارائه
سرچشمه:
https://alevelchemistry.co.uk/definition/electrical-resistance/