الفصل الأول: “التيار الكهربي و قانون أوم و قانونا كيرشوف “

المقاومة النوعية أو المقاومية

المقاومة النوعية تحدد مدي توصيليه مادة بغض النظر عن أبعادها الهندسية. يتم شرح تعريف المقاومه النوعيه (المقاومية) و قانونها و قيمتها في النحاس كمثال. و الفرق بينها و بين المقاومة الكهربية العادية R.

تعريف المقاومة النوعية

ما هي المقاومة النوعية

تسمي بالإنجليزية (Resistivity) هي صفة مميزة للمادة تتوقف علي نوع المادة و درجة الحرارة و تسمى أيضا بالمقاومية الكهربائية (المقاومية).

قانون المقاومة النوعية

يتم أشتقاق قانونها من قانون المقاومة الكهربية كالأتي

حيث L هو الطول و R المقاومة و A المساحة. لكنها لا تعتمد عليهم فقط تحسب بدلالتهم و لكنها لا تتوقف عليهم. فمثلا عند زيادة الطول للضعف تزداد معه المقاومة الكهربية R للضعف و تظل قيمة ثابتة. و يمكن إستنتاج الوحدة من القانون (أوم.متر مربع على المتر) تساوي الأوم. المتر.

متى تتساوى المقاومة الكهربية مع النوعية

تتساوى R مع إذا تساوي طول السلك عدديا مع مساحة مقطعه.

الفرق بين المقاومة الكهربية والمقاومة النوعية

هو أن المقاومة الكهربية تتوقف علي الشكل الهندسي للموصل (الطول و المساحة). أما المقاومة النوعية فهي فقط تتوقف علي نوع المادة و درجة الحرارة. و وحدة المقاومية الأوم.المتر. بينما المقاومة بالأوم طبعا.

مفهوم المقاومية مجهريا (على المستوى الذري)

يمكن تقسيم المواد من حيث حرية حركة الألكترون بداخلها إلي ثلاث أنواع :

المُوصلات وهي مواد توصل التيار الكهربي نظراً لاحتوائها على إلكترونات حرة.
العوازل وهي مواد لا توصل التيار الكهربي لعدم احتوائها على إلكترونات حرة.
أشباه الموصلات و الذي يعد حالة وسطية بين الموصلات و العوازل.

و هنا يتضح أن تعتمد على توصيلية المعدن أو عدد الإلكترونات الحرة في وحدة الحجوم.

العلاقة بين المقاومة النوعية والتوصيليه الكهربية

و بالطبع كلما ذادت المقاومة الكهربية R قل توصيل المادة فكلمة المقاومة عكس كلمة التوصيل لذلك فإن العلاقة بين المقاومة النوعية والتوصيليه الكهربية عكسية. حيث أن التوصيلية الكهربية تعبر عن مدى توصيلية المادة عدديا. و قانونها هو

العوامل التي تتوقف عليها التوصيلية الكهربية

هي درجة الحرارة و نوع المادة و فقط مثل ووحدتها مقلوب أوم.متر

المقاومة النوعية للنحاس

تعد مقاوميه النحاس من أقل المقاوميات وذلك يعني أنه من أفضل المواد توصيلاَ بعد الفضة. وبالأرقام نجد أنها تساوي

أوم . متر

وذلك يعني أن مقاومة واحد متر من السلك الذي مساحة واحد متر مربع يساوي هذا الرقم اعلاه. ولكن لا يوجد سلك مساحته واحد متر مربع. وإذا قمنا بإعادة التعريف باستخدام 1 مللي بدل من واحد متر مربع فسوف نجد أن مقاومة السلك الذي طوله واحد متر ونصف قطر 1 مللي هي

أوم

وهي قيمة صغيرة ونظرا لأن النحاس متوفر أكثر من الفضة و علاوة على ذلك فهو ارخص و بالتالي فإنه مرشح للاستخدام في التوصيلات الكهربية. أما عن كون النحاس موصل جيد من الناحية المجهرية وذلك بسبب كثافة الإلكترونات الحرة التي توجد في بلورات النحاس وأيضا التركيب البلوري لشبكته البلورية أيضا تتوقف قيمة مقاومته النوعية على مدى نقاء المعدن (أي مدي خلوه من الشوائب).

المقاومية و المقاومة النوعية

العلاقة بين المقاومة النوعية ودرجة الحرارة

تزداد مقاومة الموصلات المعدنية مع زيادة درجة الحرارة. لأن زيادة درجة الحرارة تعني حركة اهتزازية أسرع وبالتالي تصادمات بين الإلكترونات و الذرات. أي أن مقاومية المادة سوف تتغير. فنجد على مدى كبير من درجات الحرارة تكون العلاقة بين ودرجة الحرارة الكلفينية خطية

حيث مقاومية عند درجة الحرارة T₀ ، و هي المقاومة عند درجة الحرارة T. المقدار a هي معامل درجة الحرارة للمقاومة. و يعني كيف تزداد المقاومة بزيادة درجة الحرارة. فيكون قيمته تقريبا في الموصلات الجيدة 0.004 لكل درجة سليزيوس. هذا يعني أن بزيادة درجة الحرارة بمقدار 10 درجة مئوية فقط ترفع قيمة (و المقاومة ككل) بنسبة 4٪.