ملخص المقاومة والقوة الدافعة الكهربائية، الفيزياء

التيار الكهربائي

• $I = \frac{\Delta Q}{\Delta t}$

قانون أوم

• $\Delta V = IR$

العوامل المؤثرة في المقاومة

• طول الموصل: تزداد مقاومة الموصل بزيادة طوله، ويمكن تفسير هذه العلاقة بتعرّض الإلكترونات عند حركتها خلال الموصل الطويل إلى مزيد من التصادمات؛ مما يعيق حركتها بشكل أكبر، ويزيد مقاومة الموصل.
• مساحة المقطع العرضي للموصل: تقل مقاومة الموصل بزيادة مساحة مقطعه العرضي، ويمكن تفسير ذلك بأنّ المقطع العرضي الأكبر يوفر مسارات أكثر لحركة الإلكترونات، ما يؤدي إلى مرور عدد أكبر من الإلكترونات في الثانية الواحدة لفرق الجهد نفسه، ما يعني انخفاض مقاومة الموصل. ويمكن تشبيه مرور التيار الكهربائي في الموصلات بتدفق الماء في الخرطوم، فكلما زادت مساحة مقطع الخرطوم زادت كمية الماء التي تتدفق خلاله في الثانية الواحدة لنفس الفرق في الضغط، كما في الشكل (5).
• نوع مادة الموصل: تختلف المواد عن بعضها في مقاومتها لسريان التيار الكهربائي فيها؛ إذ تعدّ بعض الفلزات؛ مثل النحاس، والفضة، والألمنيوم موصلات جيّدة للكهرباء، في حين توجد فلزات أخرى مثل التنغستن ذات مقاومة أكبر لسريان التيار الكهربائي فيها، في حين تكون للمواد العازلة قيم مقاومة عالية جدًا.
• درجة الحرارة: عند سريان التيار الكهربائي في موصل فلزي تصطدم الإلكترونات الحرة في أثناء انتقالها عبر الموصل بذرات الفلز، فينتقل جزء من طاقتها الحركية إلى الذرات؛ مما يؤدي إلى زيادة سعة اهتزاز هذه الذرات وارتفاع درجة حرارة الموصل. وبزيادة سعة اهتزاز الذرات يزداد احتمال تصادمها مع الإلكترونات، فتزداد إعاقة الموصل لحركة الإلكترونات داخله، وتصبح مقاومته لسريان التيار أكبر.
• $R \propto \frac{L}{A}$
• بإدخال ثابت التناسب في العلاقة، نحصل على معادلة خاصة بمقاومة موصل منتظم الشكل بدلالة أبعاده، علمًا أنّ ثابت التناسب يختلف باختلاف نوع المادة، ويُسمّى الثابت مقاومية المادة؛ وسوف نرمز له بـ ($\rho$): $R = \rho \frac{L}{A}$
• بإعادة ترتيب حدود العلاقة تُصبح على الصورة: $\rho = \frac{RA}{L}$

القوة الدافعة الكهربائية

• $\varepsilon = \frac{W}{\Delta Q}$
• $\Delta V_{\varepsilon} = \varepsilon - Ir$