كيفية حساب فرق جهد المقاومة في الدائرة أو الدارة الكهربائية ، سنتعرف في هذا الدرس إن شآءالله عن:
- مقدمة عامة عن الدارات الكهربائية وأنواعها
- تعريف الدارات الكهربائية
- أقسام وأجزاء الدارة الكهربائية وأهميتها
- كيفية حساب المقاومة الكهربائية
- كيفية حساب فرق الجهد المقاومة في الدارة الكهربائية
- كيفية حساب شدة التيار في الدارة
- كيفية حساب المقاومة الكهربائية المكافئة والإجمالية في الدارة الكهربائية
- كيفية حساب فرق الجهد لكل مقاومة في الدارة الكهربائية
- أهم النصائح والإرشادات والملاحظات والأفكار الهامة والضرورية
- بعض المصطلحات والمفاهيم الأساسية في عالم الطاقة الكهربائية وتطبيقاتها المتنوعة
- أمثلة متنوعة وعديدة وتوضيحية عن الدارة الكهربائية وأقسامها وكيفية حساب كل جزء بطريقة سهلة وبسيطة
- التعرف على قوانين أوم وتطبيقاته العديدة والمتنوعة
- كيفية فهم الدارات الكهربائية المتنوعة وحل مسائلها
- كيفية التحقق والتأكد من أجوبتك ونتائجك بعد حل المسائل في الامتحان
- فوائد وأهمية حل مسائل الدارات الكهربائية في علوم الطاقة الكهربائية وتطبيقاتها
- كيفية معرفة نوع الدارات الكهربائية وتمييزها وحلها بشكل صحيح وبسيط
مقدمة عامة عن عالم الدارات الكهربائية:
يجب تحديد نوع الدائرة أو الدارة الكهربائية التي تستخدمها قبل حساب فرق جهد المقاومة الخاص بالدائرة أو الدارة الكهربائية
ابدأ بالقسم الأول إن كنت بحاجة لمراجعة للمصطلحات والمفاهيم الأساسية أو للحصول على مساعدة وبعض النصائح البسيطة في فهم الدوائر والدارات الكهربائية، أو تقدم مباشرة إلى الخطوة التي تشرح نوع الدارات الكهربائية العديدة والمختلفة التي تتعامل معها.
كيفية فهم الدارات الكهربائية وأنواعها وكيفية عملها:
تعرّف على التيار لنفكّر في التيار من خلال قياس تمثيلي:
تخيّل قيامك بصب كيس من حبوب الذرة في وعاء تمثل كل حبة ذرة في هذا المثال إلكترونًا واحداً أو شحنة واحدة ، وشدة سقوط الحبوب في الوعاء هي جريان التيار أو شدة التيار وتدفقه.
عند التحدث عن “الجريان أو التدفق “، ستصف ذلك عن طريق تحديد عدد الحبات التي تجري كل ثانية زمنية واحدة عند التحدث عن “التيار” أو شدة التيار من ناحية أخرى، ستقيس التيار بوحدة الأمبير (أو عددًا محددًا “وكبيرًا جدًا” من الإلكترونات والشحنات الكهربائية السالبة التي تجري في كل ثانية)
افهم فرق الجهد جيداً :
يقيس فرق الجهد فرق الشحنة الكهربائية بين نقطتين أو بين سلمين أو بين موضعين من الدارة الكهربائية وكلما زاد هذا الفرق كلما جذب الطرفان بعضهما البعض بشكل أكثر حيوية ونشاط.
إليك مثال في البطاريات التي تُستخدم بشكل يومي وبشكل دائم ومستمر :
تحدث تفاعلات ونشاطات كيميائية كثيرة بداخل البطارية التي تنتج كمية كبيرة من الإلكترونات وتتوجه هذه الإلكترونات إلى الجهة السالبة بينما تبقى الجهة الموجبة فارغة غالبًا (تسمى هاتين الجهتين الطرف السالب والطرف الموجب أو القطبين الموجب والسالب ) وكلما طالت فترة ذلك كلما زاد فرق الجهد بين الطرفين.
تعرّف على المقاومة :
المقاومة أو الممانعة الكهربائية هي ما تبدو عليه الكلمة ظاهريًا وكلما زادت مقاومة شيء كلما صعب على الإلكترونات عبوره والاتجاه إليه ، مما يؤدي إلى إبطاء شدة التيار وتقليل حركة وحرية الإلكترونات والشحنات السالبة ، فعدد الإلكترونات التي يمكنها المرور والعبور إلى الجهة الآخرى كل ثانية يقل ويتناقص.
المقاومة أو الممانعة الكهربائية هي كل شيء وكل جزء في الدارة الكهربائية يؤدي إلى إيجاد مقاومة وممانعة التي تمنع الإلكترونات من الحركة وتقلل سرعة وشدة التيار .
يمكنك شراء “مقاومة” من متجر الإلكترونيات والتطبيقات الكهربائية على الرغم من أن المقاومة قد تكون شيئًا كمصباح كهربائي أو سخان ومدفئة كهربائية بمعنى أي شيء ذا مقاومة وممانعة في الدارة الذي يسبب ممانعة التيار وصرف الطاقة الكهربائية.
كنّأ ونحن صغار نعلم أنه لا يجب أن يمس أحد القطبين الموجب والسالب القطب الآخر سواء في التيار المتواصل البطاريات والمدخرات الكهربائية الذي يبلغ فرق الجهد فيه ١٢ أو ٢٤ فولت والذي يستخدم في السيارات والدراجات بأنواعها المختلفة وبعض الأدوات والأجهزة الإلكترونية أو التيار المتناوب وهو تيار المدينة Electricity الذي يبلغ فرق الجهد فيه V220 فولت والذي نستخدمه لتشغيل المحركات والآلات وإدارة وإضاءة المنازل والشوارع والمنشآت العامة بأنواعها المختلفة واستثمار هذه الطاقة الهائلة في تحويلها إلى طاقات مختلفة وعديدة مثل تحويلها إلى طاقة ضوئية وحرارية وحركية وكامنة وإلى طاقة تكييف وتبريد والكثير من الاستخدامات الآخرى.
احفظ “قانون أوم”:
توجد علاقة بسيطة جدًا بين التيار وفرق الجهد و المقاومة، ويجب كتابة هذه العلاقة لحفظها، لأنك ستستخدمها كثيرًا عند التعامل مع مسائل الدارات الكهربائية:
التيار = فرق الجهد / المقاومة
أي لحساب شدة التيار كل ماعليك فعله هو إخراج ناتج قسمة فرق الجهد على قيمة المقاومة الكهربائية في الدارة التي ترغب في معرفة شدة تيارها.
فكّر فيما سيحدث عند زيادة فرق الجهد (V) أو المقاومة (R)
هل يطابق ذلك ما تعلّمته في الشرح السابق؟
حساب فرق جهد مقاومة (دائرة متصلة ومعلقة على التوالي وعلى التسلسل )افهم “دائرة التوالي والتسلسل “.
يسهل التعرف على دائرة أو الدارة الكهربائية المتصلة والمتسلسلة على التوالي فهي عبارة عن سلك يشكّل دائرة مغلقة وتترتب كل العناصر في صف واحد بحيث يجري التيار في الدارة الكهربائية بشكل كامل ليمر بكل مقاومة ومعرفة ووشيعة و كل عنصر كهربائي موجود في هذه الدارة بالترتيب وعلى خط منتظم و منحى واحد وثابت.
إن موضع المقاومة الكهربائية في الدائرة أو الدارة الكهربائية غير مهم عند حساب فرق الجهد، حيث يمكنك رفع المقاومات وتحريكها وتغيير مكانها لتحصل على نفس فرق الجهد في كل واحدة منها
سنستعين بدائرة كمثال تحتوي على ثلاث مقاومات على التوالي: R1 و R2 و R3 وتُغذّى ببطارية ذات فرق جهد 12 فولت أي بطارية عادية التي تستخدم في المنازل والسيارات الصغيرة والبسيطة . سنحسب فرق الجهد في كل مقاومة.
أولاً: احسب المقاومة الإجمالية المكافئة:
قم بجمع كل قيم المقاومات والممانعات في الدارة الكهربائية ليكون الناتج والمحصلة هو المقاومة الإجمالية الكلية للدائرة الكهربائية والتي تسمى بالمقارنة المكافئة للدارة الكهربائية.
لنقل على سبيل المثال أن المقاومات الثلاثة R1 و R2 و R3 تمتلك مقاومات قدرها 2Ω أوم للمقاومة الأولى و 3 Ω لمقاومة الثانية 5 Ω لمقاومة الثالثة
ستكون المقاومة الإجمالية أو المقاومة المكافئة في هذه الحالة هي مجموع قيم هذه المقاومات 2+3+5=10 أوم إذاً قيمة المقاومة المكافئة هي ١٠ أوم .
احسب شدة التيار :
استخدم قانون أوم لحساب تيار الدارة الكهربائية المدروسة بشكل كامل وتذكّر أن قيمة التيار ثابتة في أي مكان في الدارة الكهربائية ويمكننا استخدام التيار في حساباتنا بعد حسابه بهذه الطريقة:
ينص قانون أوم على أن I = V / R ونعرف أن فرق الجهد في الدائرة كلها 12 فولت وأن المقاومة الإجمالية المكافئة تساوي إلى 10 أوم
سيصبح ناتج القسمة وهو قيمة وشدة التيار الكهربائي
إلى I = 12 / 10 = 1.2 أمبير
عدّل قانون أوم لحساب فرق الجهد:
يمكننا من خلال القواعد الرياضية والجبرية البسيطة تعديل قانون أوم وإجراء بعض التعديلات والحسابات البسيطة عليه وذلك لحساب فرق الجهد عوضًا عن التيار:
I = V / R
نقوم بضرب طرفي قانون أوم ب R أي بقيمة المقاومة الكهربائية نلاحظ في الطرف الأيمن من القانون أو من المعادلة أنه أصبح في بسط ومقام الكسر R قيمة المقاومة نقوم باختصارها من البسط والمقام :
IR = VR / R
تصبح المعادلة على الشكل التالي:
IR = V نقوم بترتيب المعادلة :
V = IR
أي من خلال إخراج ناتج ضرب قيمة التيار بقيمة المقاومة الكهربائية ينتج لدينا قيمة فرق الجهد أو فرق الكمون .
والحسابات المقاومة من خلال معرفة قيمة شدة التيار وفرق الجهد نستطيع إخراجها من قانون أوم وحسابها على الشكل التالي:
I=V/R نضرب الطرفين بR
I.R =V
نخرج R لوحدها من خلال تقسيم طرفي المعادلة على I شدو التيار
لتصبح علاقة المقاومة على الشكل التالي :
R= V/I
احسب فرق الجهد في كل مقاومة:
نحن نعرف قيمة المقاومة ونعرف قيمة التيار ونمتلك معادلة لحساب فرق الجهد لذا لنعوّض بالأرقام المعطاة لحلها وإخراج الناتج
إليك مثالنا المستخدم مع حساب فرق جهد المقاومات الثلاثة:
فرق جهد المقاومة : R1 V1 = (1.2 أمبير) ×(2Ω = 2.4. volts =
فرق جهد المقاومة = V2 : R2 (1.2 أمبير)×(3Ω) = 3.6 volts=
فرق جهد المقاومة R3
= V3 (1.2 أمبير)× (5Ω
= 6.0 volts
الحل في مثالنا هو:
2.4 + 3.6 + 6.0 = 12 فولت، ويساوي هذا الناتج فرق الجهد الإجمالي في الدارة بشكل كامل الذي حسبناه في بداية هذا الدرس.
إن وجدت أن الناتج مختلف بفرق طفيف وصغير جداً (كأن يكون الناتج 11.97 عوضًا عن 12. أو ١٢.١ لايؤثر ذلك على صحة أجوبتك ونتائجك بل يعني ذلك على الأرجح أنك قمت بتقرّيب رقمًا أو ناتجاً في خطوة من خطوات حلك وجوابك صحيح ومنطقي.
تذكّر أن فرق الجهد يقيس الفرق في الفترة بين الشحنة السالبة والشحنة الموجبة (أو الفرق في عدد الإلكترونات)
تخيّل قيامك بإحصاء وجمع عدد الإلكترونات الجديدة التي تراها في الدارة الكهربائية أثناء انتقالك خلالها، كي يؤدي عدها بشكل صحيح إلى الحصول على التغيّر الإجمالي والكلي في عدد الإلكترونات والشحنات السالبة من البداية إلى النهاية أي على مدى الدارة الكهربائية كلها.
بعض الأفكار الهامة والمفيدة :
إن كنت تمتلك دارة كهربائية معقدة تحتوي على “مقاومات متتالية ومتسلسلة وراء بعضها ” ومقاومات متوازية أو متفرعة أي بجانب بعضها البعض لها نفس البداية ولها نفس النهاية “، اختر مقاومتين قريبتين من بعضهما واعرف المقاومة الإجمالية المكافئة فيهما باستخدام قواعد المقاومات المتسلسلة أو المتوازية المتفرعة على النحو المناسب والصحيح، لتتمكن بعد ذلك من التعامل معهما على أنهما مقاومة مكافئة واحدة استمر بعد ذلك بفعل نفس الأمر حتى تحصل على دائرة بسيطة بمقاومات “متسلسلة ” أو “متفرعة” فقط وتسمى باسم المقاومات المكافئة الكلية.
يسمّى فرق جهد إحدى المقاومات أو الممانعات في الدارة الكهربائية عادةً “انخفاض الجهد الكهربائي”.
أفهم المصطلحات والمفاهيم الأساسية في عالم الكهرباء:
تعريف هام لأجزاء وأقسام الدارة الكهربائية:
دارة كهربائية: مكونة من عناصر (مثل المقاومات والمكثفات ووشيعات و ملفات الحث والتحريض ) متصلة بأسلاك ويمكن للتيار العبور من خلالها
مقاومات أو ممانعات : عناصر تقلل أو تعيق سرعة التيار وشدته
التيار الكهربائي : جريان وتدفق للشحنة الكهربائية في الأسلاك، ووحدته الأمبير دائماً A
فرق الجهد أو فرق الكمون : وهو الطاقة المبذولة لكل شحنة كهربائية، ووحدته الفولت V
المقاومة بشكل عام :هي قياس إعاقة مادة للتيار الكهربائي، وتقاس بوحدة الأوم Ω
لحساب قيمة المقاومة الكهربائية وشدة التيار الكهربائي دور كبير وهام في عالم الطاقة الكهربائية وتطبيقاتها وخصوصاً في المسائل.
أتمنى أن أكون قد قدمت الفائدة العلمية عن كيفية حساب فرق جهد المقاومة الكهربائية والمقاومة وشدة التيار من خلال استخدام قوانين أوم الشهيرة مع الأمثلة والنصائح والإرشادات التوضيحيّة والشاملة وعن أقسم الدارة الكهربائية وأهمية هذه المعلومات في عالم الطاقة الكهربائية وتطبيقاتها المتنوعة
لاتنسوا الإعجاب بموقعنا المتواضع ومشاركتنا أرآكم في قسم التعليقات في الأسفل لدعمنا والمساهمة في نشر المعلومات والمواضيع الهامة والمفيدة .لا تنسونا من صالح دعائكم دمتم في أمان وطاعة الرحمن والسلام عليكم ورحمة الله وبركاته.
شاهد ايضاً كيفية حساب الوزن من خلال معرفة الكتلة.
