قانون أوم ودوائر التوالي والتوازي

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 وتعريف ومعنى المقاومة الكهربائية، والعوامل التي تعتمد عليها، وطريقة توصيل هذه المقاومات في الدوائر الكهربائية.

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.

توصل المقاومات في الدوائر الكهربائية بطرق ووسائل عديدة جداً، وذلك اعتماداً على التصاميم التي نحتاجها وتعطيني كفاءة عالية في الأداء، ومن أشهر طرق ووسائل التوصيل المستخدمة في شتى التطبيقات والأجهزة، ألا وهي:

• 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 ...).