المعوقات: ضريبة الحركة!

هل جربت الركض في الماء؟ ستشعر بصعوبة ومقاومة لحركتك أكبر بكثير من الركض في الهواء. الإلكترونات تعاني من نفس المشكلة!

أثناء سريانها داخل الأسلاك، تصطدم الإلكترونات بذرات المعدن، مما يعيق حركتها ويولد حرارة. هذه "الإعاقة" هي ما نسميه المقاومة الكهربائية (Resistance). هي ليست شراً دائماً؛ فبدونها لن تضيء مصابيحنا ولن تعمل سخاناتنا.

📚 1. مفهوم المقاومة وقانون أوم:

المقاومة ($R$): هي مقياس ممانعة المادة لمرور التيار الكهربائي فيها. تُقاس بالأوم ($\Omega$).

قانون أوم: "شدة التيار المار في موصل فلزي تتناسب طردياً مع فرق الجهد بين طرفيه، عند ثبوت درجة الحرارة."

💡 2. العوامل المؤثرة في المقاومة:

تخيل السلك كأنبوب ماء. تزداد صعوبة (مقاومة) مرور الماء في الحالات التالية:

• طول السلك ($L$): كلما زاد الطول، زادت التصادمات $\leftarrow$ تزداد المقاومة (تناسب طردي).
• مساحة المقطع ($A$): كلما ضاق السلك، صعب المرور $\leftarrow$ تزداد المقاومة (تناسب عكسي).
• نوع المادة ($\rho$): لكل مادة "مقاومة نوعية" تعبر عن طبيعة تركيبها الذري.

حيث ($\rho$) هي المقاومة النوعية (Resistivity) وتقاس بـ ($\Omega \cdot m$).

🧮 مثال محلول (حساب المقاومة من الأبعاد):

السؤال: سلك من النيكروم طوله $15 \, m$ ومساحة مقطعه $2 \times 10^{-7} \, m^2$. إذا علمت أن المقاومة النوعية للنيكروم $100 \times 10^{-8} \, \Omega \cdot m$، فاحسب مقاومته.

الحل:

بتطبيق القانون المباشر:

$$R = \frac{\rho L}{A}$$

$$R = \frac{(100 \times 10^{-8}) \times 15}{2 \times 10^{-7}}$$

$$R = \frac{15 \times 10^{-6}}{2 \times 10^{-7}} = 7.5 \times 10 = 75 \, \Omega$$

🚀 الفيزياء في حياتنا

لماذا نستخدم النيكروم في السخانات؟

لأن مقاومته النوعية عالية جداً، مما يجعله يحول معظم الطاقة الكهربائية إلى حرارة بكفاءة عالية، كما أنه يتحمل الحرارة دون أن ينصهر أو يتأكسد بسرعة.

لماذا نستخدم النحاس في الأسلاك؟

لأن مقاومته النوعية منخفضة جداً، مما يسهل مرور التيار بأقل فقد ممكن للطاقة.