مقاومت الکتریکی مفهوم تعریف و کاربرد

مقاومت الکتریکی یکی از پایه ای ترین قطعات در مدارت آنالوگ و دیجیتال به شمار می رود. وسعت کاربری این قطعه به گونه ایست که تقریبا هیچ مداری را بدون این قطعه نمی توان تصور کرد. مقاومت الکتریکی قطعه ای جهت محدود کردن جریان و کاهش ولتاژ است. در آموزش مفهوم مقاومت به تشریح و بررسی این قطعه مهم و کاربردی و نحوه محاسبه آن دار مدارات خواهیم پرداخت.  در ادامه این آموزش با مرجع تخصصی الکترونیک به زبان فارسی، دیجی اسپارک همراه باشید.

مفهوم جریان و ولتاژ در منع تغذیه

پیش از آنکه به مفهوم مقاومت و کاربرد آن بپردازیم، بهتر است ابتدا کمی در رابطه با مفهوم جریان و ولتاژ صحبت کنیم. اگر دقت کرده باشید، منبع های تغذیه مثل باتری، آداپتور و… با دو مشخصه کلی جریان و ولتاژ معرفی می شوند. به عبارت دیگر، یک منبع تغذیه را تنها با دو پارامتر اصلی ولتاژ و جریان می شناسند.

در رابطه با مفهوم جریان و ولتاژ، اجازه دهید موضوع را با یک مثال روشن کنیم. یک منبع آب را در نظر بگیرید. این منبع آب دارای حجم(ظرفیت) مشخصی است. در کنار این، این منبع آب نیز دارای دریچه خروجی با قطر مشخص است. بنابراین این منبع حجم مشخصی از آب را با توجه به قطر دریچه، می تواند از آن خارج کند.

 در رابطه با ارتباط بین ولتاژ و جریان با منبع آب، به تصویر فوق بار دیگر با دقت نگاه کنید. در این تصویر، می توان جریان یک منبع تغذیه را به ظرفیت(حجم) آب درون منبع و ولتاژ منبع تغذیه را به قطر دریچه منبع آب تشبیه کرد. بدین ترتیب هرچه منبع آب حجم بیشتری داشته باشد، آب(جریان الکتریکی در منبع تغذیه) بیشتری در آن جا می گیرد. در کنار این، هر چه قطر دریچه بیشتر باشد، آب بیشتری را می توان در لحظه از منبع خارج نمود. این مورد را هم می توان به مانند ولتاژ منبع تغذیه در نظر گرفت. بنابراین به طور خلاصه می توان گفت:

جریان الکتریکی همانند حجم منبع آب و ولتاژ الکتریکی همانند قطر دریچه منبع آب است.

پس از بررسی مفهوم جریان ولتاژ، نوبت به مقاومت الکتریکی و نقش آن در مدارات مختلف می رسد. قسمت بعد مربوط به این موضوع است.

تعریف مقاومت الکتریکی

مقاومت الکتریکی در مدار، همانند یک مسدود کننده مسیر آب در منبع آب عمل می کند. با قرار گیری این قطعه در یک مدار الکتریکی، مسیر حرکت جریان الکتریکی کند شده و یا به عبارتی بهتر، جریان الکتریکی گذرنده از مدار محدود خواهد شد.

 مقاومت های الکتریکی دارای اندازه های مختلف با توان های متفاوت هستند. یکای اندازه گیری مقاومت الکتریکی به افتخار دانشمند آلمانی گئوروگ زیمون اهم، اهم در نظر گرفته شده است. در کنار این، هر مقاومت دارای یک توان است. به عبارت دیگر، یک مقاومت می تواند تا یک توان مشخصی را اتلاف و یا محدود کند. آنطور که اطلاع دارید، توان از حاصلضرب جریان در ولتاژ بدست می آید. یک مقاومت هم جریان مشخصی را می تواند از خود عبور دهد. برای اندازه گیری میزان مقاومت یک مقاومت الکتریکی به اهم می توان هم از رنگ بندی آن و هم به کمک یک مولتی متر، مقدار آن را اندازه گیری نمود. پس از آشنایی با مفهوم مقاومت، قسمت بعدی به قرار گیری و محاسبات آن در مدار می پردازیم.

اتصال مقاومت به منبع تغذیه

پس از شناخت مفهوم مقاومت و معرفی کلی مقاومت، این قسمت نحوه اتصال ساده آن به منبع تغذیه می پردازد. ابتدا به تصویر زیر دقت کنید.

مطابق تصویر فوق، جریان الکتریکی از مقاومت عبور می کند. هامطور که از قسمت های پیشین با هم دیدیم، مقاومت جریان الکتریکی را محدود می کند. در مدار فوق هم به عنوان مثال اگر ولتاژ منبع تغذیه ۱۲ ولت و مقاومت ما ۱ کیلو اهم باشد، مطابق قانون اهم، جریان قابل گذر پس از قرارگیری مقاومت برابر با ۱۰۰۰/۱۲ یا ۰٫۰۱۲ آمپر خواهد شد. در این حالت اگر حتی جریان منبع تغذیه ۱۰ آمپر هم باشد، تنها ۰٫۰۱۲ آمپر پس از مقاومت قابل دسترسی و استفاده است.در کنار این مباحث، بحث توان مقاومت بسیار مهم است. قسمت بعدی مربوط به این موضوع خواهد بود. اما پیش از آن به نحوه قرارگیری مقاومت در مدارها پرداخته و سپس در آخر بحث توان را مطرح خواهیم کرد.

نحوه قرارگیری مقاومت در مدار

مقاومت های الکتریکی به دو صورت سری و موازی می توانند در مدار قرار گیرند. در حالت موازی ولتاژ مقاومت ها برابر اما جریان بین مقاومت ها تقسیم می شود. در حالت سری اما ولتاژ مقاومت ها جمع کل ولتاژ اما جریان همه مقاومت ها برابر است. به تصویر زیر دقت کنید.

مطابق تصویر فوق، مقاومت ها دارای ولتاژ یکسانی هستند. اما جریان هر مقاومت از تقسیم ولتاژ بر اندازه آن (اهم) محاسبه می گردد. در کنار این، می توان مقاومت ها را به صورت معادل هم محاسبه نمود. در حالت موازی، جمع معادل مقاومت ها برابر با عبارت زیر است.

……+RT=1/R1 + 1/R2+1/R3

در کنار این، در حالت سری نیز، جریان گذرنده از تمام مقاومت ها برابر بوده و جمع ولتاژ کل مقاومت ها باید ولتاژی که بر دو سر کل مقاومت ها قرار می گیرد، برابر باشد. به تصویر زیر دقت کنید.

در حالت سری، مطابق تصویر فوق، مقاومت معادل برابر با جمع اندازه مقاومت هاست. مطابق این موضوع داریم.

RT=R1+R2+R3+R4

پس از بررسی وضعیت مقاومت ها در حالت سری و موازی، قسمت بعدی را به توان مقاومت ها اختصاص می دهیم.

توان مقاومت

یکی از پارامترهای مهم در انتخاب مقاومت ها، مسئله توان آن هاست. همانطور که پیشتر گفته شد، هر مقاومت قادر به اتلاف یک توان مشخص است. به عبارت دیگر، در صورتیکه توان یک مقاومت یک وات باشد، حاصلضرب جریان و ولتاژ گذرنده نباید از یک وات بیشتر شود. برای روشن تر شدن موضوع، فرض کنید توان یک مقاومت دارای اندازه یک کیلو اهمی با توان یک واتی است. از طرفی دیگر قصد دارید این مقاومت را به یک منبع تغذیه ۱۲ ولتی با جریان ۷۴ آمپر متصل کنید. مطابق رابطه توان داریم.

P=v*I =>12*74=888

به عبارت دیگر، توان منبع تغذیه ۸۸۸ وات و توان مقاومت یک وات است. بنابراین این مقاومت را می توان به طور موازی با منبع تغذیه قرار داد. این مورد را می توان مشابه جنس کابل ها در انتقال جریان الکتریکی در نظر گرفت. اگر جریان گذرنده از کابل زیاد و توان گذردهی جریان کابل پایین باشد، انتظار آتش گرفتن و سوختن کابل اجتناب ناپذیر است.

لوازم مورد نیاز

 انواع مقاومت

جمع بندی

مقاومت های الکتریکی یکی از مهم ترین و پرکاربردترین قطعات در مدارات مختلف به شمار می روند. به کمک این قطعه می توان جریان الکتریکی را محدود نمود. در این آموزش به تشریح مفهوم جریان و ولتاژ پرداختیم. پس از آن نقش و کاربرد مقاومت ها در مدارات مختلف را مورد بررسی قرار دادیم. در ادامه آرایش مقاومت ها در مدارات مختلف مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت نیز به مفهوم توان و نقش آن در انتخاب مقاومت ها، پرداختیم.

چنانچه در رابطه با مطالب گفته شده در این آموزش ابهامی وجود دارد یا اینکه مطالب گفته شده را گنگ دیدید، حتما در انتهای همین پست مورد را به صورت ثبت کامنت مطرح کنید. من در سریعترین زمان ممکن پاسخ شما را خواهم داد. همچنین اگر موردی به صورت اشتباه درج شده، حتما آن را در کامنت مطرح کنید. تاکنون نزدیک به ۲۷ هزار کامنت در دیجی اسپارک ثبت شده! نظرات شما بسیار ارزشمند هستند!