☰ خطة العام · العلوم (بالعربية)

التيار الكهربي (٢): الأعمدة والمقاومة والرموز

الأسبوع 7 · الدرس الأول «التيار الكهربي» (٢): توصيل الأعمدة على التوالي وعلى التوازي والمقاومة الكهربية والمقاومة الثابتة والمتغيرة وعوامل المقاومة ورموز الدائرة · 3 دروس
3

ما الذي يحدد مقاومة السلك، ورموز الدائرة

Science Prep 3 Term 1, Unit 2: pp. 41–45
الهدفأقول ما الذي يجعل مقاومة السلك أكبر، وأفسّر لماذا يتوهج الفتيل، وأتعرّف رموز الدوائر الكهربية القياسية.
كلمات جديدة
المقاومة النوعية · خاصية للمادة تبيّن مقدار مقاومتها للتيار؛ ولكل مادة قيمتهاالفتيل · سلك رفيع طويل ملفوف من التنجستن داخل المصباح يتوهج عندما يسخنه التياررمز الدائرة · رسم بسيط قياسي لمكوّن يُستخدم في مخططات الدوائر
الشرح

عند درجة حرارة معينة تكون مقاومة السلك أكبر عندما يكون السلك أطول أو أرفع أو مصنوعًا من مادة ذات مقاومة نوعية أعلى. ولكل مادة مقاومتها النوعية. ولمادة واحدة وسمك واحد فإن ٢ m من السلك مقاومتها ضعف مقاومة ١ m. وهذا يفسّر المصباح. فتيله سلك طويل رفيع ملفوف من التنجستن، فمقاومته كبيرة جدًا، أما أسلاك التوصيل فقصيرة وسميكة من النحاس ومقاومتها صغيرة جدًا. ويمر فيهما التيار نفسه، لكن الفتيل تتولد فيه أكبر حرارة بفارق كبير فيتوهج، وتبقى أسلاك التوصيل باردة. وقد صنع توماس إديسون (١٨٤٧–١٩٣١)، وهو مخترع أمريكي، مصباح فتيل طويل العمر؛ كما عمل على الفونوغراف وكاميرا الصور المتحركة وامتلك ١٠٩٣ براءة اختراع أمريكية. ونستخدم في المخططات رموزًا قياسية يستطيع أي شخص قراءتها: العمود والبطارية والمفتاح المفتوح والمفتاح المغلق والمصباح والمقاومة الثابتة والمقاومة المتغيرة (الريوستات) والأميتر والفولتميتر. انتبه: القاعدة هي «السلك الأسمك مقاومته أقل»، وليست «السلك الأسمك يحمل تيارًا أقل».

للحصول على مقاومة أكبر اجعل السلك…لأن
أطولللشحنة مسارًا أطول
أرفعالمجال أضيق أمام حركة الشحنة
من مادة أعلى مقاومة نوعيةالمادة تقاوم أكثر
أمثلة محلولة
قارن بين سلكي نحاس لهما السمك نفسه: طول أحدهما ١ m وطول الآخر ٣ m. السلك ٣ m له مقاومة أكبر، ثلاثة أمثالها. فإذا كانت مقاومة السلك ١ m تساوي ٢ Ω فمقاومة السلك ٣ m تساوي ٣ × ٢ Ω = ٦ Ω.
لماذا يُلفّ الفتيل؟ يوضع السلك الطويل الرفيع في حيز صغير بلفّه، فيعطي مقاومة كبيرة ويظل صغير الحجم. وقد احتاج مصباح إديسون إلى فتيل يدوم مدة طويلة.
+−AV
ارسم هذه الدائرة بالرموز: عمود ومفتاح مغلق ومصباح في حلقة واحدة، مع أميتر على التوالي وفولتميتر على طرفي المصباح.
نشاط الفصل

تدرّب على الرموز على ورق مربعات. انسخ رموز العمود والمفتاح (المفتوح والمغلق) والمصباح والمقاومة والريوستات والأميتر والفولتميتر. ثم ارسم ثلاث دوائر من الأوصاف: (١) عمود ومفتاح ومصباح؛ (٢) الدائرة نفسها مع ريوستات؛ (٣) الدائرة نفسها مع فولتميتر على طرفي المصباح. بدّل الورقة مع صديق وصحّحا لبعضكما. لا حاجة إلى أسلاك حقيقية.

تدرّب
1
اذكر ثلاثة أشياء تجعل مقاومة السلك أكبر.
2
لماذا يتوهج فتيل المصباح ولا تتوهج أسلاك توصيله؟
3
مقاومة سلك طوله ٢ m تساوي ٤ Ω. ما مقاومة ٥ m من السلك نفسه؟
4
ماذا تعني دائرة بداخلها الحرف A في مخطط الدائرة؟