قانون أوم ودوائر التيار المستمر
كل دائرة كهربائية تبنيها — من مصباح يدوي بسيط إلى شاحن هاتف — تقوم على الكميات الثلاث نفسها: مدى قوة دفع البطارية (الجهد)، ومقدار الشحنة المتدفقة نتيجة لذلك (التيار)، ومدى قوة مقاومة المكونات التي تعترض هذا التدفق (المقاومة). بالنسبة للأجزاء الأومية، يربط قانون أوم، V = IR، بين هذه الكميات بعلاقة تناسبية بسيطة بما يكفي للتنبؤ بسلوك الدائرة باستخدام الحساب البسيط فقط، وهو يشكل أساس كل تقنية أكثر تقدمًا في تحليل الدوائر تليه، من الشبكات المتسلسلة والمتوازية إلى دوائر التيار المتردد المستخدمة في الإلكترونيات الحقيقية.
الجهد والتيار والمقاومة
التيار هو معدل تدفق الشحنة. والمقاومة تعارض ذلك التدفق. في المقاومة الأومية، مضاعفة الجهد تضاعف التيار.
تركيبا التوالي والتوازي
المقاومات على التوالي تجمع مباشرة. وعلى التوازي، مقلوب المقاومة المكافئة يساوي مجموع مقلوبات الفروع.
قانون أوم
في الدائرة، الجهد هو الدفعة الكهربائية والتيار هو تدفق الشحنة الذي تنتجه. يقول قانون أوم إن التيار عبر مقاومة متناسب مع الجهد عبرها — والمقاومة تخبرك ما أشد معارضة المقاومة لذلك التدفق.
الصيغة
V = I · R
- V — الجهد (V): الدفعة الكهربائية عبر العنصر
- I — التيار (A): تدفق الشحنة الكهربائية عبر العنصر
- R — المقاومة (Ω): ما أشد معارضة العنصر للتيار
مثال مشروح
بطارية 9 V موصولة عبر مقاومة 3 Ω. كم تيارًا يمر؟
- V = 9 V
- R = 3 Ω
- I = V / R
- I = 9 V / 3 Ω
I = 3 A
اختبر نفسك
البطارية نفسها 9 V موصولة بمقاومة أكبر 9 Ω. أي تيار يمر الآن؟
- 3 A
- الإجابة الصحيحة: 1 A
- 81 A
صحيح! I = V / R = 9 V ÷ 9 Ω = 1 A — مقاومة ثلاثية تعني ثلث التيار.
أين تراه
يخفت ضوء المصباح اليدوي شيئًا فشيئًا مع نفاد بطاريته — فالجهد الأقل يعني دفعة أقل، فيقود المصباحَ تيارٌ أقل، ويصبح الضوء أخفت. ومقبض التعتيم في مصباح غرفة الجلوس هو القانون نفسه ولكن على شكل قرص دوّار: تدويره يرفع المقاومة في الدائرة، فيهبط التيار — والتوهج — تبعًا لذلك.
الأخطاء الشائعة
الخطأ المزمن هو التعامل مع V و I و R كثلاثة إعدادات مستقلة — وهي ليست كذلك: البطارية تثبّت الجهد، والمكوّن يثبّت المقاومة، والتيار هو النتيجة، I = V / R. إذا استبدلت مقاومة 3 Ω بأخرى 9 Ω عبر البطارية نفسها ذات 9 V، هبط التيار من 3 A إلى 1 A بالضبط — ثلاثة أضعاف المقاومة، وثلث التيار. والخطأ الثاني هو تخيّل أن التيار يضعف كلما دار في الحلقة؛ فالتيار قيمة واحدة تحددها الدائرة بأكملها.
كيف يرتبط
هذه هي المفردات التي تتحدث بها وحدة الدوائر بأكملها — الجهد بوصفه دفعة، والتيار بوصفه تدفقًا، والمقاومة بوصفها معارضة — وكل قاعدة لاحقة تُختزل إليها. قوانين كيرشوف، في الدرس التالي، تأخذ هذه العلاقة الخاصة بمقاومة واحدة وتطبقها على التقاطعات والحلقات، فتصبح الدوائر ذات الفروع قابلة للحل بدلًا من الاكتفاء بالإعجاب بها.