الـمـقـاومـة Resistor

الـمـقـاومـة Resistor

تعتبر المقاومـة عنصر كثير الاستخدام في الدوائر الإلكترونية وفائدتها في هذه الدوائر أنها تتحكم في التيار والجهد. وتصنع المقاومـة من مادة الكربون المسحوق والذي يرش على مادة غير موصلة مثل السيراميك (الفخار)، ويطلق عليها في هذه الحالة اسم المقاومـة الكربونية (Carbon Resistor).

وقد تصنع المقاومـة من سلك ملفوف من سبيكة النيكل والكروم وتسمى في هذه الحالة مقاومة سلكية (Wire Resistor).

ويتحدد اختيار المقاومـة الصحيحة في الدائرة الالكترونية من حيث قيمتها بالأوم (OHM) وقدرتها بالوات (WATT).

تستعمل المقاومـة للتحكم بالتيار الساري في الدائرة الكهربائية عند توصيل على التوالي مع المنبع الكهربائي، وكلما زادت قيمة المقاومـة (R) قل التيار الساري (I) والعكس صحيح، كما هو مبين في الشكل.

تستعمل المقاومـة للتحكم في الجهد، وفي هذه الحالة توصل المقاومـة المتغيرة R على التوازي مع المنبع الكهربائي ويؤخذ منها الجهد المناسب V1 حسب الطلب، وكلما قلت قيمة المقاومـة R قل الجهد V1 كما هو مبين في الشكل التالي.

حساب قيمة المقاومـة (قانون أوم):
تحسب قيمة المقاومـة باستخدام قانون أوم (OHM) الذي ينص على أن قيمة المقاومـة بالأوم تساوي قيمة الجهد الواقع عليها (بالفولت) مقسوم على قيمة التيار (بالأمبير) المار في هذه المقاومـة.
الدائرة التي في الشكل التالي تحسب قيمة المقاومـة R كالآتي:

علاقة المقاومـة بطول الموصل:
كلما زاد طول الموصل L زادت مقاومته، وتوجد علاقة بين طول الموصل L ومساحة مقطع الموصل A ومقاومة الموصل النوعية ρ (وهي مقاومة جزء من الموصل طوله 1سم ومساحة مقطعه 1سم² ).

وهذه هي العلاقة:

والجدول التالي يبين قيمة المقاومـة النوعية لبعض المواد التي تصنع منها المقاومـة السلكية.

علاقة المقاومـة بدرجة الحرارة:
تزيد مقاومة الموصل عندما ترتفع درجة الحرارة، ويتناسب التغير في المقاومـة ΔR طرديا مع المقاومـة الباردة RC والتسخين Δt. وقيمة التسخين Δt = الفرق بين درجة الحرارة النهائية th ودرجة الحرارة الإبتدائية tc للمقاموة. والعلاقة بين المقاومـة الساخنة Rh والمقاومـة الباردة Rc هي:

وتعرف <a> بمعامل المقاومـة الحراري وهو مقدار التغير في مقاومة موصل مقاومته <1> أوم عند إرتفاع درجة حرارته بمقدار <1> درجة مئوية.

فعند التسخين تزداد مقاومة المعادن النقية (يكون معامل المقاومـة الحراري a موجب) بينما تتناقص مقاومة الكربون ومحاليل الأملاح المعدنية (يكون معامل المقاومـة الحراري a سالب). أما مقاومة سبائك النحاس مع النيكل فتبقى ثابتة الى حد بعيد.

والجدول التالي يبين قيمة معامل المقاومـة الحراري لبعض المواد التي تصنع منها المقاومات.

العلاقة بين حجم المقاومـة والقدرة:
يدل حجم المقاومـة الكربونية عادة على قيمة أعلى قدرة أو حرارة يمكن أن تتحملها المقاومـة دون أن تحترق، فكلما زاد الحجم الطبيعي للمقاومة زادت قيمة قدرتها، ويبين الشكل التالي العلاقة بين حجم المقاومـة الكربونية بالبوصة وقيمة القدرة التي تتحملها بالوات.

وقدرة المقاومـة الكربونية عادة في حدود 2 وات أما المقاومات السلكية فتتميز بأن مقاومتها ذات درجة عالية من الإستقرار، وتكون قدرتها بالوات أعلى بكثير من المقاومات الكربونية، كما هو مبين في بند أنواع وأشكال المقاومات.

تحديد قيمة المقاومـة بالألوان:
يتم تحديد قيمة المقاومـة الكربونية احيانا بالألوان كما هو مبين في الشكل التالي، حيث نجد أن جسم المقاومـة عليه أربع حلقات ملونه، وكل لون له رقم معين كما هو مبين بجدول الألوان.
وتقرأ حلقات الألوان من اليسار الى اليمين، ولون كل من الحلقة الأولى والثانية فيحدد الرقم، أما لون الحلقة الثالثة فيحدد عدد الأصفار، والحلقة الرابعة تحدد النسبة المئوية للتفاوت (نسبة خطأ) وإذا لم توجد الحلقة الرابعة فإن نسبة التفاوت في قيمة المقاومـة تكون + أو – 20%.

مثال:

مقاومة كربونية عليها 4 حلقات، الأولى بني – الثانية أحمر – الثالثة برتقالي – الرابعة فضي – إحسب قيمة المقاومـة.

توصيل المقاومات على التوالي:
نحتاج لتوصيل المقاومات على التوالي وذلك للحصول على قيمة مقاومة كلية كبيرة من مجموعة مقاومات، أو لتجزئ جهد المنبع الكهربي لعدة قيم تتناسب مع مقاومات التوالي.
يبين الشكل التالي تجزئ جهد المنبع الكهربي V إلى مجموعة من الجهود هي V1 V2 V3 على الترتيب.

وقيمة المقاومـة الكلية Rt في هذه الحالة تكون أكبر من قيمة أكبر مقاومة في الدائرة.

توصيل المقاومات على التوازي:
نحتاج توصيل المقاومات على التوازي وذلك لتجزئة التيار الكلي I من منبع الجهد الكهربي إلى مجموعة تيارات أقل هي I1، I2 كما في الشكل التالي.

والمقاومـة الكلية Rt في هذه الحالة تكون أقل من قيمة أقل مقاومة في الدائرة.

أما في الشكل التالي فإن المقاومـة الكلية Rt تحسب كالتالي:

أنواع وأشكال المقاومات:
يبين الشكل التالي أنواع وأشكال المقاومات الكربونية والسلكية الثابتة القيمة والمتغيرة. كما يبين الشكل العلاقة بين حجم المقاومـة وقيمتها بالأوم وكذلك الأنواع المختلفة للمقاومات المتغيرة وكيفية ضبط قيمة المقاومـة.

1- مقاومات كربونية:

2- مقاومات سلكية:

3- شبكة المقاومات ذو الغشاء السميك:

4- مقاومات متغيرة:

________________________________________________

الـمـلـفـات Coils

الملفات هي احدى عناصر الدوائر الإلكترونية كثيرة الإستخدام، وهي عبارة عن ملفات سلكية ملفوفة على قلب هوائي أو قلب حديدي أو قلب فيرايت (برادة الحديد).
ويتسبب عن مرور التيار الكهربي في الملف فيض مغناطيسي في القلب، وتعرف قابلية الملف لإنتاج الفيض بالحث الذاتي أو المحادثة، ويرمز لها بالرمزL.

وبالنسبة لقيمة معطاة للتيار,I يتزايد الفيض المغناطيسي Φ الناتج مع ازدياد قيمة محاثة الملف L. وتقاس وحدة الحث الذاتي للملف بوحدة تسمى الهنري، وتحسب من القانون الآتي:

ويختلف المدى المستخدم لقيمة المحاثة في الدوائر الإلكترونية من ميكروهنري للملفات المستخدمة في أجهزة الإتصالات ذات الترددات العالية إلى عدة مئات من وحدات الهنري للملفات المستخدمة في شبكات القوى.

المعاوقة (مقاومة الملف الأومية) XL:
تتناسب قيمة مقاومة الملف الأومية (المعاوقة طرديا مع المحاثة L والتردد F) وتحسب من القانون الآتي:

ويستعمل الملف في إمرار التيار المستمر (F=0) حيث تكون قيمة المعاوقة XL قريبة جداً من الصفر، وكذلك في معاوقة (خنق) التيار المتغير من المرور في الدائرة.

توصيل الملفات على التوالي:
عند توصيل الملفات على التوالي كما هو مبين في الشكل التالي فإن المحاثة الكلية Lt تحسب من القانون:

توصيل الملفات على التوازي:
عند توصيل الملفات على التوازي كما هو مبين في الشكل التالي فإن المحاثة الكلية Lt تحسب من القانون الآتي:

أنواع الملفات وإستخداماتها:
يبين الشكل في الأسفل أنواع الملفات المختلفة ورموزها، وهذه الأنواع هي:

1- ملف ذو قلب هوائي:
الملف ذو القلب الهوائي هو عبارة عن سلك من النحاس المعزول بالورنيش وهو ذو مقاومة صغيرة وملفوف على اسطونة من البكاليت أو مفرغ، ويستعمل في دائرة إختيار القنوات في جهاز التلفزيون.

2- ملف ذو قلب حديدي:
يكون سلك الملف ملفوف حول قلب من شرائح الحديد المعزول، ويستخدم كخانق للترددات، ويستعمل في دائرة المرشح بعد عملية التوحيد (في دوائر تحويل الجهد المتغير الى جهد مستمر) أو في دائرة مصباح الفلورسنت.

3- ملف ذو قلب فيرايت:
الفيرايت هو عبارة عن برادة الحديد، ويستخدم الملف الملفوف على قلب الفيرايت في صنع الهوائي الداخلي لجهاز الراديو الترانزستور، أو في مرحلة الترددات المتوسطة، حيث يمكن تغيير حثه الذاتي بتحريك القلب الفيرايت داخل الملف (بواسطة مفك مصنوع من مادة غير مغناطيسية مثل البلاستيك).