10 6. قانون أوم
تجربة التحقق من قانون أوم:
- نكوّن دائرة بها مصدر (بطارية) ومقاومة ثابتة وريوستات وأميتر (على التوالي) وفولتميتر (على التوازي عبر المقاومة الثابتة) ومفتاح.
الخطوات:
- نضبط الريوستات عند أكبر قيمة (لأقل شدة تيار حماية للمكونات)، نغلق الدائرة ونسجل قراءة الأميتر (I) والفولتميتر (V)، ثم نقلل مقاومة الريوستات تدريجيًا ونكرر القياس عدة مرات وندوّن النتائج في جدول، ثم نرسم علاقة بيانية: V على المحور الأفقي، I على المحور الرأسي.
الملاحظة: كلما زاد فرق الجهد زادت شدة التيار، والرسم البياني خط مستقيم يمر بنقطة الأصل.
قانون أوم: شدة التيار المار في موصل (مقاومة ثابتة) تتناسب طرديًا مع فرق الجهد بين طرفيه عند ثبوت درجة الحرارة.
رياضيًا: I ∝ V أو V = I × R، ومنها \(R = \dfrac{V}{I}\) و \(I = \dfrac{V}{R}\).
- المقاومة الثابتة تساوي ميل الخط المستقيم (النسبة بين التغير في الجهد والتغير في شدة التيار): \(R = \dfrac{\Delta V}{\Delta I}\).
- العوامل التي يجب أن تبقى ثابتة: درجة الحرارة والمقاومة.
نبذة عن العالم:
- الفيزيائي الألماني جورج سيمون أوم (1789 - 1854) اكتشف العلاقة بين الكميات المرتبطة بالتيار الكهربي، ووُضعت وحدة المقاومة باسمه.
✍️ أمثلة محلولة
- مثال محلول (11): سلك معدني مقاومته 2 Ω وفرق الجهد بين طرفيه 6 V.
- احسب شدة التيار.
- الحل: \[\begin{gathered}I = \dfrac{V}{R} = 6 \div 2 =\;\color{#15803d}{\mathbf{3 A}}\end{gathered}\].
- مثال محلول (12): من الرسم البياني. في تجربة لتحقيق قانون أوم كانت القراءات: عند V = 5 V كان I = 1 A ، وعند V = 10 V كان I = 2 A.
- احسب المقاومة.
- الحل: \[\begin{gathered}R = \dfrac{\Delta V}{\Delta I} = (10 - 5) \div (2 - 1) =\;\color{#15803d}{\mathbf{5 \Omega }}\end{gathered}\] (وتتحقق أيضًا \(R = \dfrac{5}{1} = 5\)).
- مثال محلول (13): مقاومة 20 Ω يمر بها تيار 0.3 A.
- ما فرق الجهد بين طرفيها؟
- الحل: \[\begin{gathered}V = I R = 0.3 \times 20 =\;\color{#15803d}{\mathbf{6 V}}\end{gathered}\].
مثال محلول (14): ماذا يحدث إذا تضاعف الجهد؟ عند مضاعفة فرق الجهد بين طرفي موصل معدني: مقاومته لا تتغير (خاصية للموصل عند ثبوت الحرارة)، وشدة التيار تتضاعف.