الكهرباء من أهم الاكتشافات التي تساعدنا على الحياة وهي من أكثر مصادر الطاقة شيوعا ولها أهمية وجزء أساسي لتشغيل الأدوات التي تسهَلْ على الإنسان حياته مثل الثلاجات والتلفاز والمراوح والمكيفات والأفران وغيرها، كما أنها المصدر الأساسي لتشغيل الأدوات والمعدات في المصانع ولها دور ضخم في المستشفيات وغرف العمليات والأدوات الطبية الهامة.
نظرًا لأن العلاقة بين الجهد والتيار والمقاومة في أي دائرة منتظمة جدًا، يمكننا التحكم بشكل موثوق في أي متغير في الدائرة ببساطة عن طريق التحكم في الإثنين الآخرين وربما يكون أسهل متغير للتحكم في أي دائرة هو مقاومته.
ما هو المقاوم؟
المقاوم هو مكون كهربائي سلبي يخلق مقاومة في تدفق التيار الكهربائي وتستطيع العثور عليه في جميع الشبكات الكهربائية تقريبًا. يتم قياس المقاومة بالأوم (Ω) وهي المقاومة التي تحدث عندما يمر تيار من أمبير واحد (A) عبر المقاوم مع انخفاض واحد فولت (V) عبر أطرافه كما يتناسب التيار مع الجهد عبر الأطراف الطرفية.
يتم تصنيع المقاوم عادةً من سلك معدني أو كربون للحفاظ على قيمة مقاومة ثابتة على نطاق واسع من الظروف البيئية.
على عكس المصابيح، فالمقاوم لا ينتج الضوء، لكن المقاومات تنتج الحرارة حيث تتبدد الطاقة الكهربائية بواسطتها في دائرة العمل. الغرض من المقاوم بشكل عام ليس إنتاج حرارة قابلة للاستخدام، ولكن ببساطة توفير كمية دقيقة من المقاومة الكهربائية.
تصنيف قوة المقاومات
نظرًا لأن المقاومات تبدد الطاقة الحرارية حيث تتغلب التيارات الكهربائية من خلالها على "احتكاك" مقاومتها، يتم تصنيف المقاومات أيضًا من حيث مقدار الطاقة الحرارية التي يمكن أن تتبدد دون ارتفاع درجة الحرارة واستمرار التلف. وبطبيعة الحال، يتم تحديد تصنيف الطاقة هذا في الوحدة المادية "واط". تم تصنيف معظم المقاومات الموجودة في الأجهزة الإلكترونية الصغيرة مثل أجهزة الراديو المحمولة بمعدل 1/4 (0.25) واط أو أقل.
يتناسب تصنيف قوة أي مقاوم تقريبًا مع حجمه المادي. لاحظ في الصورة الأولى للمقاوم كيف ترتبط تصنيفات الطاقة بالحجم: فكلما زاد حجم المقاوم، زاد معدل تبديد طاقته. لاحظ أيضًا أن المقاومات (بالأوم) لا علاقة لها بالحجم! على الرغم من أنه قد يبدو من غير المجدي الآن أن يكون لديك جهاز لا يفعل شيئًا سوى مقاومة التيار الكهربائي، فإن المقاومات هي أجهزة مفيدة للغاية في الدوائر.
نظرًا لكونها بسيطة وشائعة الاستخدام في جميع أنحاء عالم الكهرباء والإلكترونيات، فإننا سنقضي وقتًا طويلاً في تحليل الدوائر المكونة من لا شيء سوى المقاومات والبطاريات.
خصائص المقاوم
اعتمادًا على التطبيق، يحدد المهندس الكهربائي خصائص مختلفة للمقاوم. الغرض الأساسي هو الحد من تدفق التيار الكهربائي. تتم الإشارة إلى دقة التصنيع لهذه القيمة من خلال تحمل المقاوم ويتم التعبير عنها كنسبة مئوية من قيمة المقاومة (على سبيل المثال ± 5%).
رمز لون المقاوم
يشار إلى قيمة المقاومة والتسامح بعدة شرائط ملونة حول جسم المكون. وقد جرى تطوير تقنية وضع العلامات على المكونات الإلكترونية بالفعل في عشرينيات القرن الماضي. لم تكن تقنية الطباعة متطورة في ذلك الوقت مثل الآن، ما جعل الرموز الرقمية المطبوعة صعبة القراءة للغاية على المكونات الصغيرة.
في الوقت الحاضر، لا يزال رمز اللون مستخدمًا لمعظم المقاومات المحورية حتى واط واحد. على سبيل المثال بأربع نطاقات ألوان. في هذا المثال، يحدد النطاقان الأولان الأرقام المهمة لقيمة المقاومة، والشريط الثالث هو عامل الضرب ويعطي النطاق الرابع للتفاوت. يمثل كل لون رقمًا مختلفًا ويمكن البحث عنه في مخطط رمز لون المقاوم أو باستخدام آلة حاسبة لرمز لون المقاوم.
أنواع المقاومات
مقاومات Wire wound أو WW
جرى تصنيع مقاومات الجروح السلكية عن طريق لف سلك مقاومة حول قلب غير موصل في لولب. يتم إنتاجها عادةً لتطبيقات عالية الدقة والطاقة. عادة ما يكون القلب مصنوعًا من السيراميك أو الألياف الزجاجية، وسلك المقاومة مصنوعا من سبائك النيكل والكروم. وهي غير مناسبة للتطبيقات ذات الترددات الأعلى من 50 كيلو هرتز.
يعد انخفاض مستوى الضجيج والاستقرار فيما يتعلق بالتغيرات في درجات الحرارة من الخصائص القياسية لمقاومات الجروح السلكية. تتوفر قيم المقاومة من 0.1 حتى 100 كيلو أوم، مع دقة تتراوح بين 0.1% و 20%.
مقاومات الأفلام المعدنية
عادة ما يستخدم نيتريد نيتشروم أو التنتالوم لمقاومات الأغشية المعدنية. وعادة ما يتكون المزيج من مادة خزفية ومعدن من مادة مقاومة. يتم تغيير قيمة المقاومة عن طريق قطع نمط حلزوني في الفيلم، يشبه إلى حد كبير فيلم الكربون باستخدام الليزر أو مادة الكشط. عادة ما تكون مقاومات الأغشية المعدنية أقل ثباتًا على درجة الحرارة من مقاومات جرح الأسلاك ولكنها تتعامل مع الترددات الأعلى بشكل أفضل.
مقاومات فيلم أكسيد المعادن
تستخدم مقاومات أكسيد المعادن أكاسيد معدنية مثل أكسيد القصدير، ما يجعلها مختلفة قليلا عن مقاومات الأغشية المعدنية. هذه المقاومات موثوقة ومستقرة وتعمل في درجات حرارة أعلى من مقاومات الأغشية المعدنية. لهذا السبب، تُستخدم مقاومات أفلام أكسيد الفلز في التطبيقات التي تتطلب قدرة عالية على التحمل.
مقاومات إحباط
جرى تطوير مقاوم الرقائق في الستينيات، ولا يزال أحد أكثر أنواع المقاومة دقة واستقرارًا وتستخدم للتطبيقات ذات المتطلبات عالية الدقة كما أنها تشكل الركيزة الخزفية التي تحتوي على رقائق معدنية رقيقة سائبة مثبتة عليها العنصر المقاوم. تتميز مقاومات الرقائق بمعامل مقاومة منخفض الحرارة للغاية.
مقاومات تكوين الكربون (CCR)
حتى الستينيات من القرن الماضي، كانت مقاومات تكوين الكربون هي المعيار لمعظم التطبيقات. إنها موثوقة، لكنها ليست دقيقة للغاية (لا يمكن أن تكون قدرتها على التحمل أفضل من حوالي 5%). يتم استخدام مزيج من جزيئات الكربون الدقيقة والمواد الخزفية غير الموصلة للعنصر المقاوم لمقاومات (CCR).
مقاومات فيلم الكربون
تحتوي مقاومات غشاء الكربون على طبقة رقيقة من الكربون (مع قطع حلزوني في الفيلم لزيادة مسار المقاومة) على قلب أسطواني عازل. هذا يسمح لقيمة المقاومة أن تكون أكثر دقة ويزيد أيضًا من قيمة المقاومة. تعتبر مقاومات فيلم الكربون أكثر دقة من مقاومات تكوين الكربون.
التعليقات