ما هي العلاقة بين الجهد والتيار الكهربائي والمقاومة

 قبل معرفة العلاقة بين الجهد والتيار والمقاومة يجدر بنا معرفة المعنى الفيزيائي لهذه المصطلحات. 

فالجهد الكهربائي: هو كمية الطاقة الدّافعة للإلكترونات من القطب السالب إلى القطب الموجب. 

والتيار الكهربائي؛ فيعبّر عن تدفق الشحنة الكهربائيّة في الدوائر الكهربائيّة. 

أما المقاومة؛ فهي تعبير عن إعاقة المادة لمرور التيار الكهربائي (الإلكترونات) خلالها. 

ولأنه من الصعب في البداية إدراك هذه المفاهيم لأننا لا يمكننا رؤيتها؛ فإننا عندما نفسر العلاقة بين الجهد الكهربائي، التيار الكهربائي والمقاومة نصوّرها ببرميل الماء.

حيث نعتبر مجازا ما يلي: 

·       البرميل = البطارية 

·       ضغط الماء = الجهد الكهربائي 

·       كمية الماء = التيار الكهربائي 

·       عرض الخرطوم = المقاومة 

والآن دعونا نفترض ما يلي :
- أن برميل الماء مرتفع عن الأرض و في أسفله خرطوم؛ فالماء في البرميل يمثّل الشحنة الكهربائية، والضغط في نهاية هذا الخرطوم يمثّل الجهد الكهربائي.

الاستنتاج: بزيادة كمية المياه (زيادة التيار الكهربائي) في البرميل يزداد الضغط (الجهد الكهربائي) في نهاية الخرطوم؛ فعند زيادة التيار الكهربائي يزداد كذلك الجهد الكهربائي (علاقة طردية). 

-  لدينا برميلان لكل منهما خرطوم أسفله ويحتويان على نفس كمية الماء، ولكن يختلفان في حجم الخرطوم. يكون الضغط الواقع على نهاية الخرطوم لكل منهما نفس الضغط ؛ لأنهما يحتويان على نفس الكمية من الماء، لكن عندما يبدأ الماء بالتدفق نلاحظ أن كمية الماء المتدفقة من الخرطوم الواسع أكبر من الكمية المتدفقة من الخرطوم الضيق؛ فالأنبوب الضيق يقاوم تدفّق الماء أكثر من الأنبوب الواسع. 

الاستنتاج : العلاقة بين المقاومة الكهربائية والتيار الكهربائي علاقة عكسية. 
فالأنبوب الضيق (مقاومة عالية) يكون تدفق الماء فيه قليل (التيار منخفض). 

وقد عبّر العالم جورج أوم عن العلاقة بين الجهد والتيار والمقاومة في معادلة واحدة تسمّى قانون أوم كما يلي:

الجهد = المقاومة × التيار 

وينص هذا القانون على أن التيار الكهربائي الذي يمر عبر موصل يتناسب طرديًا مع فرق الجهد بين طرفي الموصل وعكسيًا مع مقاومته. 

ومما أعتقد أنك تود معرفته هو بعض العوامل المؤثرة في قانون أوم وهي: 

·       درجة الحرارة : حيث تختلف مقاومة المواد الكهربائية باختلاف درجات الحرارة. 

·       الموصلات الحرارية: سوف يتدفق التيار الكهربائي في الموصلات الكهربائية عند وجود فرق جهد على طرفيه وبالتالي سيؤثر على قيمة المقاومة. 

·       وجود شوائب في الموصل: فوجود شوائب في الموصل سيعمل على زيادة مقاومة المادة الموصلة للتيار الكهربائي وبالتالي إعطاء قيمة غير صحيحة عن قيمة التيار الكهربائي أو قيمة المقاومة. 

·       السوائل الموصلة: كالبلازما، فهذه السوائل تتحرك بسرعة كبيرة جدًا؛ مما يؤدي إلى توليد تيار كهربائي بقوة أكثر، فتكون المقاومة الكهربائية لمثل هذه المواد قليلة مقارنةً بباقي المواد الكهربائية. 

·       المجال المغناطيسي: فوجود أي تدفق مغناطيسي قد يؤثر على قيمة المقاومة للمادة الموصلة للتيار الكهربائي، مع ملاحظة أن المجال الكهربائي والمجال المغناطيسي متناسبان.