ملخص قانون أومملخص قانون أوم
يعتبر قانون أوم في الكهرباء أحد أهم القوانين المستخدمة في تطبيقات الدارات الالكترونية والكهربائية، بدءاً من أكثرها بساطةً وصولاً لأكثرها تعقيداً.
قانون أوم – بشكله الأساسي – يعبر عن مقدار الجهد الكهربائي المطبق على أحد أجزاء دارة كهربائية أو الكترونية، أو كاملها.
المعادلة الأساسية التي تستخدم لحسابه هي: الجهد = التيار * المقاومة. حيث يقاس الجهد بواحدة “الفولط V” والتيار بواحدة “الآمبير A” والمقاومة بواحدة “الأوم Ohm”. وهو يعني أنه إذا مر تيار كهربائي شدته 1 آمبير ضمن حمل أو عنصر مقاومته 1 أوم، سيكون الجهد المطبق على هذا العنصر مساوياً لـ 1 فولط.
سمي قانون أوم بهذا الاسم نسبةً لمكتشفه، وهو عالم الفيزياء الألماني جورج سيمون أوم.
الآن، واستناداً لمعادلة قانون أوم البسيطة، يمكننا تشكيل مخطط كامل نستطيع عبره حساب كامل المحددات الأساسية للدارات الكهربائية والالكترونية وهي:
- التيار I
- المقاومة R
- الجهد V
- الاستطاعة P
فالتيار الكهربائي (الذي يمثل معدل مرور الشحنات الكهربائية عبر دارةٍ ما خلال فترة زمنية معينة) يمكن أن يتم حسابه بمعرفة قيم الجهد V والمقاومة R.
والمقاومة الأومية (التي تعبر عن مقدار ممانعة مادة الدارة لمرور التيار الكهربائي ضمنها) يمكن أن تقاس أيضاً بمعرفة كل من التيار والجهد.
والاستطاعة الكهربائية (التي تعبر عن معدل الطاقة الكهربائية المستهلكة في الدارة نتيجة مرور تيار I عند فريق جهد V) يمكن تحديدها على أنها حاصل جداء الجهد*التيار، أو حاصل جداء المقاومة*مربع التيار، أو حاصل تقسيم مربع الجهد/المقاومة.
أما الجهد نفسه (الذي يتم قياسه عبر قانون أوم بشكله البسيط) فيمكن أن يقاس أيضاً على أنه الجذر التربيعي لحاصل ضرب الاستطاعة*المقاومة، ويمكن أن يكون الجهد أيضاً هو حاصل قسمة الاستطاعة/التيار.
وهكذا إذاً، عبر القيام عبر حساب وقياس اثنين من محددات الدارة الكهربائية أو الالكترونية، يمكن قياس كافة المحددات الأساسية الأخرى الهامة، باستخدام قانون أوم وأشكاله المختلفة.
القوانين المكتوبة في الصورة المرفقة تعبر عن قوانين الدارات الكهربائية ذات التيار المستمر DC Circuits، وهي تتماثل مع قوانين الدارات الكهربائية ذات التيار المتناوب، باستثناء أنه محددات التيار المتناوب يعبر عنها بمعادلات جيبية متغيرة زمنياً، باستثناء المقاومة R التي تكون ذات قيمة ثابتة ومحددة بمختلف أشكال الدارات الكهربائية والالكترونية
قانون أوم ودوائر التوالي والتوازي
الدوائر الكهربائية نستخدم في الدوائر الكهربائية والتناظرية عدداً كبيراً من المواد مختلفة الموصلية، فهنالك مواد تستخدم لحماية الجهاز من التلف ولا تكون موصلة لتيار الكهربائي بينما المواد الأخرى تكون موصلة بشكل جيد إلى جيد جداً لتيار الكهربائي، حيث قال العالم جورج سيمون أوم بأن هنالك موادَّ تتمتع بخواص فيزيائية ممتازة جداً لتوصيل التيار الكهربائي؛ مثل النحاس والفضة، بينما هناك مواد أخرى رديئة جداً في توصيل التيار الكهربائي؛ مثل الزجاج والبلاستيك. ووجد أيضاً بأن هناك مواد جيدة التوصيل على درجات حرارة معينة؛ مثل السيلكون والجرمانيوم، ومن خلال هذا المقال سوف نتعرف على مفهوم المقاومة الكهربائية، والعوامل التي تعتمد عليها، وكيفية توصيل هذه المقاومات في الدوائر الكهربائية.[١] مفهوم المقاومة والعوامل التي تعتمد عليها قام العالم أوم بتوصيل مواد مختلفة بين فرق جهد كهربائي، ثم قام بقياس شدة التيار المار داخل هذه المواد، فوجد أن التيار يتناسب طردياً مع مقدار فرق الجهد، أي أن كلما ازداد فرق الجهد بين طرفيْ المادة ازداد التيار المار فيها، وهذه النتيجة تعرف بقانون أوم، وجد العالم أوم بأن هذه المواد تبدي ممانعة لمرور التيار الكهربائي لمقدار ما، وسميت هذه الممانعة بالمقاومة الكهربائية. حيث وجد بأن مقدار ممانعة المواد لمرور التيار الكهربائي تعتمد على نوع المادة (فلزية أو غير فلزية أو شبه فلزية) وعلى طول المادة، وأيضاً على مساحة مقطعها كما في العلاقة التالية: المقاومة تساوي مقاومة المادة مضروبة في طول المادة ومقسومة على مساحة مقطعها (المقاومة = (المقاومية X الطول ) / المساحة المقطع) حيث تتناسب مقاومة المادة طردياً مع طولها، وعكسياً مع مساحة مقطعها.[٢] طرق توصيل المقاومات في الدوائر الكهربائية توصل المقاومات في الدوائر الكهربائية بطرق عديدة جداً، وذلك اعتماداً على التصاميم التي نحتاجها وتعطيني كفاءة عالية في الأداء، ومن أشهر طرق التوصيل المستخدمة في شتى التطبيقات والأجهزة، ألا وهي:[٣] التوصيل على التوالي: يتم توصيل المقاومات على التوالي بربط المقاومات بعضها ببعض على المستوى والفرع نفسه، حيث يتم ربط المقاومة الأولى بالثانية والثانية في الثالثة وهكذا بشكل تتابعي، ويتميز التوصيل على التوالي بأن مقدار التيار المار في جميع المقاومات متساوٍ: (التيار الكلي= تيار المقاومة الأولى = تيار المقاومة الثانية = ...)، بينما يتوزع الجهد على كل مقاومة على حدة، حيث يكون فرق الجهد بين طرفي المقاومة الكبيرة أكبر من باقي المقاومات الأقل منها: (الجهد الكلي= جهد المقاومة الأولى + جهد المقاومة الثانية + جهد المقاومة الثالثة + ...) وتكون المقاومة المكافئة لهذه المقاومات أكبر من أكبر مقاومة موجودة (المقاومة المكافئة = المقاومة الأولى + المقاومة الثانية + المقاومة الثالثة + ....). التوصيل على التوازي: يتم ربط هذه المقاومات على شكل فروع، حيث كل مقاومة تكون في فرع من فروع الدائرة الكهربائية وتربطه بشكل رأسي مع المقاومة الأخرى، وفي هذا التوصيل يكون الجهد متساوياً على جميع المقاومات: (الجهد الكلي= جهد المقاومة الأولى = جهد المقاومة الثانية = جهد المقاومة الثالثة = ...)، بينما يتوزع التيار على جميع المقاومات(التيار الكلي = تيار المقاومة الأولى + تيار المقاومة الثانية + تيار المقاومة الثالثة + ...)، بينما تكون المقاومة المكافئة لهذه المقاومات أصغر من أصغر مقاومة موجودة (1/المقاومة المكافئة = ا/المقاومة الأولى + 1/المقاومة الثانية + 1/المقاومة الثالثة ...).