قبل از اینکه در مورد مقاومت صحبت کنیم بهتر است کمی با تاریخچه آن آشنا شوید. در سال ۱۷۸۹ جورج سیمون اهم در آلمان به دنیا آمد. پدرش قفل سازی می کرد و با اینکه تحصیلات خود را ادامه نداده بود تا جایی که امکان داشت، جورج را به بهترین شکل تعلیم داد و او را به مطالعه علاقه مند کرد. جرج به خاطر اشتیاقی که به درس خواندن داشت. در سال ۱۸۰۶ به عنوان معلم ریاضی شروع به فعالیت کرد و در سال ۱۸۰۹ وارد دانشگاه شد و درجه دکتری را دریافت کرد. او کتاب هایی در زمینه هندسه نیز نوشته است.
به خاطر علاقه ای که به علم فیزیک داشت، در آزمایشگاه فیزیک یک مدرسه شروع به فعالیت نمود. جورج سیمون اهم در سال ۱۸۲۶ دو مقاله نوشت که در آن ها با محاسبات ریاضی، هدایت حرارتی در مدارهای الکتریکی که فوریه مدلسازی کرده بود را نشان داد. با این دو مقاله، اهم تلاش کرد استنباط خود را از آزمایشات تجربی و پدیده های طبیعی ارائه دهد. او در مقاله دوم خود توانست برای نتایج فعالیت هایی که دیگران در گذشته بر روی پیل انجام داده بودند، قوانینی پیاده سازی کند.
اهم پس از آزمایش های فراوان متوجه شد که بین مقاومت، جریان و ولتاژ رابطه ای اساسی وجود دارد. این رابطه به نام قانون اهم معروف شد که معادله آن R = V/I است. جورج این قانون را به این صورت تشریح کرد که وقتی جریان ثابتی از یک سیم عبور می کند، با نسبت ولتاژ دو سر سیم به مقاومت آن برابر است. به خاطر این کشف بزرگ و به پاس خدماتی که جرج سیمون اهم در طول عمر خود برای پیشرفت علم الکتریسیته ارائه داد واحد مقاومت الکتریکی را اهم نامیدند.
تعریف مقاومت
وقتی الکترون ها در ماده ای رسانا در حال حرکت هستند در این حرکت با مقاومتی روبرو هستند، که به آن مقاومت الکتریکی می گویند. به بیان دیگر در یک مدار الکتریکی ذراتی با بار مثبت ، در برابر حرکت الکترون ها که بار منفی دارند، مقاومت می کنند و سرعت آن ها را کاهش می دهند. این اتفاق انرژی جنبشی الکترون را می گیرد و در ازای آن گرما تولید می کند.
تعریف قانون اهم و واحد مقاومت الکتریکی
همانطور که گفتیم جرج سیمون اهم توانست بین مقاومت، جریان و ولتاژ در یک مدار الکتریکی رابطه ای اساسی کشف کند. طبق این رابطه مقاومت الکتریکی برابر است با اختلاف پتانسیل رسانا تقسیم بر شدت جریانی که از آن عبور می کند. اگر تغییری در دمای رسانا ایجاد نشود، این رابطه همواره ثابت است. واحد اندازه گیری مقاومت الکتریکی اهم می باشد که آن را با حرف R نشان می دهند. دستگاهی که می توان با آن مقاومت الکتریکی را اندازه گیری کرد، اهم سنج نام دارد.
فرمول قانون اهم
همانطور که اشاره کردیم جورج سیمون اهم توانست رابطه ای بین جریان، ولتاژ و مقاومت در مدار الکتریکی پیدا کند که به قانون اهم معروف شد. فرمول این قانون عبارتست از:
R = V/I
در این رابطه R مقاومت الکتریکی را نشان می دهد، V بیانگر اختلاف پتانسیل دو سر رسانا است و I نشان دهنده شدت جریان عبوری از این رسانا می باشد.
[ پیشنهادات سردبیر :
هرچه که باید در مورد سنسور مغناطیسی و خرید آن بدانید !
سنسور صنعتی رسابرد انتخاب حرفه ای هاست. حرفه ای خرید کن ! ]
چه عواملی در مقاومت الکتریکی تاثیر دارند؟
مقاومت الکتریکی به پنج عامل بستگی دارد. این عوامل عبارتند از:
- طول رسانا که با حرف L نشان می دهند.
- سطح مقطع رسانا که با حرف A مشخص می گردد.
- مقاومت ویژه رسانا
- جنس رسانا
- دما
در ادامه درباره هر کدام توضیح بیشتری می دهیم.
طول سیم رسانا رابطه ای مستقیم با میزان مقاومت الکتریکی آن دارد، به این صورت که سیم های بلندتر، دارای مقاومت الکتریکی بیشتری هستند. زیرا هنگام عبور الکترون ها از مسیر سیم، با تعدادی بیشتری ذرات رسانا برخورد می کنند که موجب افزایش مقاومت سیم می شود.
سطح مقطع سیم رابطه ای معکوس با میزان مقاومت آن دارد. به بیان دیگر در سیم های باریک تر، عبور الکترون ها سخت تر از سیم های ضخیم تر است و این باعث می شود که مقاومت بیشتر گردد. در طرف مقابل، سیم های ضخیم تر مقاومت کمتری دارند. به عنوان مثال سیمی را به طول یک متر و سطح مقطع یک میلی متر مربع در نظر بگیرید. اگر آن را به اندازه ای بکشیم که طولش دو برابر شود، آن گاه موجب چهار برابر شدن مقاومت سیم می گردد. به این دلیل که علاوه بر افزایش طول سیم، سطح مقطع آن نیز نصف می شود.
یکی از ویژگی های هر ماده رسانا، مقاومت ویژه آن است که نشان می دهند میزان مخالف آن ماده در برابر جریان الکتریکی چقدر است. هرچه مقاومت رسانا بیشتر باشد، مقاومت ویژه آن نیز بالاتر است.
جنس رسانا، یکی از عوامل تاثیرگذار در مقدار مقاومت الکتریکی می باشد. فلزات رساناهای خوبی هستند اما رسانایی آن ها صد در صد نیست و وقتی جریان الکتریکی از آن ها عبور می کند، بسته به نوع فلز، کمی مقاومت از خود نشان می دهند. هر چه فلز ناخالص تر باشد، مقاومت آن بیشتر است. بهترین فلزات رسانا نقره، مس، آلومینیوم، آهن و طلا هستند که در بین این پنج فلز،مس به جهت قیمت ارزان تر و رسانایی مناسب برای ساخت سیم، جهت انتقال انرژی الکتریکی کاربرد بیشتری دارد.
دما و انرژی جنبشی ماده به یکدیگر وابسته هستند و این وابستگی به این صورت است که انرژی جنبشی با بالا رفتن دما بیشتر می شود. افزایش انرژی جنبشی باعث می گردد تا ذرات رسانا به الکترون ها برخورد بیشتری داشته باشند و مقاومت الکتریکی را افزایش دهند. از طرف دیگر پایین آمدن دما، موجب کاهش آن می شود.
در مقاله بعد می خواهیم در مورد انواع مقاومت و کاربرد آن ها صحبت کنیم. با ما همراه باشید
