الشحنة والتيار وفرق الجهد والمقاومة: مراجعة سريعة
يبدأ الفصل الأول بخمس أفكار سبق أن عرفتها. شدة التيار هي كمية الشحنة التي تمر بنقطة كل ثانية: I = Q ÷ t، والأمبير الواحد كولوم واحد كل ثانية. وفرق الجهد هو الشغل المبذول على كل كولوم بين نقطتين: V = W ÷ Q، والفولت الواحد جول لكل كولوم. وللمصدر قوة دافعة كهربية، وهي الشغل الذي يبذله على كل كولوم في الدائرة كلها، وسندرسها في الأسبوع التالي. والمقاومة تعبّر عن ممانعة الموصل لمرور التيار: R = V ÷ I وتقاس بالأوم (Ω)، وينص قانون أوم على أن R تبقى ثابتة ما دامت درجة الحرارة ثابتة. وللسلك R = ρℓ ÷ A: تزيد المقاومة بزيادة الطول ℓ وبزيادة المقاومة النوعية ρ للمادة، وتقل بزيادة مساحة المقطع A. والتوصيلية الكهربية σ = 1 ÷ ρ تبيّن مدى سهولة مرور التيار في المادة. وأخيرًا اتفق العلماء على أن التيار الاصطلاحي يخرج من القطب الموجب للمصدر ويسير في الدائرة الخارجية إلى القطب السالب، أما الإلكترونات فتتحرك فعليًّا في الاتجاه المعاكس. وفي هذا المقرر يُكتب مع كل عدد وحدته، ويُقرَّب الناتج في النهاية إلى ثلاثة أرقام معنوية ما لم يُطلب غير ذلك.
| الكمية | الرمز | القانون | الوحدة |
|---|---|---|---|
| شدة التيار | I | Q ÷ t | أمبير (A) |
| فرق الجهد | V | W ÷ Q | فولت (V) |
| المقاومة | R | V ÷ I | أوم (Ω) |
| المقاومة النوعية | ρ | R·A ÷ ℓ | Ω·m |
| التوصيلية | σ | 1 ÷ ρ | (Ω·m)⁻¹ |
| الكمية | المعطى | بوحدات SI |
|---|---|---|
| الطول ℓ | 5 m | 5 m |
| مساحة المقطع A | 0.1 mm² | 1 × 10⁻⁷ m² |
| المقاومة النوعية ρ | 5 × 10⁻⁷ Ω·m | 5 × 10⁻⁷ Ω·m |
| المقاومة R | ؟ | 25 Ω |
ارسم بحضور شخص بالغ دائرة فيها خلية واحدة 1.5 V ومصباح صغير لمصباح يدوي وسلكان قصيران. ضع علامة عند القطب الموجب للخلية، ثم ارسم أسهم التيار الاصطلاحي من القطب الموجب حول الدائرة الخارجية إلى القطب السالب، وأسهم الإلكترونات في الاتجاه المعاكس. وإذا أردت تركيب الدائرة فعلًا فاستعمل هذه الخلية الواحدة ومصباحًا صغيرًا واحدًا فقط، وأبقِ السلكين قصيرين، وتوقف إذا شعرت بأن شيئًا يسخن. ويكفي الرسم وحده.