مقاومت و قانونِ اُهم
سیمِ داخلِ اتوی برقی، کتری برقی یا سشوار را اگر ببینید، با سیمِ مسیِ دیوار فرق دارد: نازک‌تر و بلندتر است، دورِ چیزی پیچیده شده و از فلزِ دیگری است. این سیم داغ می‌شود، اما سیمِ دیوار تقریباً سرد می‌ماند. فرقشان در چیزی است که به آن مقاومتِ الکتریکی می‌گوییم.
مقاومت چیست؟
الکترون‌ها هنگامِ حرکت در سیم مدام به اتم‌های فلز می‌خورند و انرژیِ خود را به آن‌ها می‌دهند. اتم‌ها تندتر می‌لرزند و سیم گرم می‌شود. هر چه این برخوردها بیشتر باشد، جریانِ کمتری از سیم می‌گذرد. اندازه‌ی این «سد کردنِ جریان» را مقاومتِ الکتریکی می‌نامیم. یکای آن اُهم است، به نامِ دانشمندی آلمانی.
مقاومتِ یک سیم به سه چیز بستگی دارد:
- جنس: مس و آلومینیم مقاومتِ کمی دارند؛ برای همین سیم‌کشیِ ساختمان از مس است. آلیاژی به نامِ نیکروم مقاومتِ زیادی دارد و در گرم‌کن‌ها به کار می‌رود.
- طول: سیمِ بلندتر مقاومتِ بیشتری دارد.
- ضخامت: سیمِ نازک‌تر مقاومتِ بیشتری دارد؛ مثلِ راهروی باریکی که آدم‌ها سخت‌تر از آن می‌گذرند.
قانونِ اُهم
اگر ولتاژِ دو سرِ یک سیمِ فلزی را دو برابر کنیم، جریانش هم دو برابر می‌شود. اگر به جای آن، سیمی با مقاومتِ دو برابر بگذاریم، جریان نصف می‌شود. این رابطه را قانونِ اُهم می‌گویند:
جریان (آمپر) = ولتاژ (ولت) ÷ مقاومت (اُهم)
یا به شکلِ دیگر: ولتاژ = جریان × مقاومت.
مثال یک لامپِ کوچک مقاومتی برابرِ ۶ اُهم دارد و آن را به باتریِ ۱۲ ولتی وصل کرده‌ایم. جریانِ آن ۱۲ ÷ ۶ = ۲ آمپر است.
قانونِ اُهم برای سیم‌های فلزی در دمای ثابت خوب کار می‌کند. بعضی بخش‌ها، مثلِ رشته‌ی لامپ که خیلی داغ می‌شود، دقیقاً از آن پیروی نمی‌کنند.
هشدار
وسیله‌های گرمازا مثلِ بخاری، اتو و کتری جریانِ زیادی می‌کشند. چند تا از آن‌ها را با هم به یک چندراهی وصل نکنید؛ سیم‌ها داغ می‌شوند و ممکن است آتش‌سوزی رخ دهد.
در خانه امتحان کنید
پشتِ چند وسیله‌ی برقیِ خانه برچسبی هست که «توان» را با واحدِ وات نوشته است. همه‌ی آن‌ها با ولتاژِ ۲۲۰ ولت کار می‌کنند. وسیله‌ها را از کم‌وات تا پروات مرتب کنید. کدام‌ها گرما می‌سازند؟
واژه‌های این درس
- مقاومتِ الکتریکی - اندازه‌ی سد کردنِ جریان در یک بخش از مدار.
- اُهم - یکای مقاومتِ الکتریکی.
- قانونِ اُهم - در بسیاری از رساناها، جریان برابرِ ولتاژ تقسیم بر مقاومت است.
ایده‌ی اصلی
مقاومتِ الکتریکی نشان می‌دهد یک بخش از مدار چقدر جلوی جریان را می‌گیرد و انرژیِ الکتریکی را به گرما تبدیل می‌کند. سیمِ بلندتر، نازک‌تر یا از جنسِ مقاوم‌تر مقاومتِ بیشتری دارد. طبقِ قانونِ اُهم، جریان برابرِ ولتاژ تقسیم بر مقاومت است.