این مقاله به معرفی مفاهیم پایه الکترونیک و مقاومت می پردازد، شامل مواد رسانا و نارسانا، تعریف مقاومت و انواع آن در مدارهای الکتریکی.
آشنایی با مفاهیم اولیه الکترونیک
مواد از نظر قابلیت عبور جریان برق به دو دسته اصلی تقسیم می شوند. دسته اول شامل موادی است که امکان عبور جریان الکتریکی را فراهم می کنند؛ به این دسته «رسانا» یا «هادی» گفته می شود. فلزاتی مانند مس و آلومینیوم از جمله نمونه های رایج این گروه به شمار می روند. در مقابل، برخی مواد به گونه ای هستند که عبور جریان برق از آن ها ممکن نیست. این دسته را «نارسانا» یا «غیرهادی» می نامند؛ موادی مانند چرم، کاغذ و پلاستیک در این گروه قرار دارند.
مقاومت الکتریکی چیست؟
هر ماده رسانای برق، هنگامی که جریان از آن عبور می کند، در برابر حرکت جریان مقداری مخالفت از خود نشان می دهد. این ویژگی که باعث کاهش شدت جریان عبوری می شود، مقاومت الکتریکی نام دارد. برای درک بهتر این مفهوم، تصور کنید دو لیوان آب داریم که یکی از آن ها پُرتر از دیگری است. اگر این دو لیوان را با یک لوله ساده به هم متصل کنیم، آب از لیوان پر به سمت لیوان کم تر حرکت می کند. حال اگر یک شیر آب بین این لوله قرار دهیم و به تدریج آن را ببندیم، راه عبور آب تنگ تر شده و جریان کاهش می یابد. در واقع با افزایش مانع در مسیر، جریان را محدود کرده ایم. این شیر، مانند یک مقاومت عمل می کند که مقدار عبور جریان را تنظیم می کند. به همین شکل، در مدارهای الکتریکی نیز با تغییر میزان مقاومت، می توان جریان عبوری از مدار را کنترل کرد.
مقدار مقاومت به عوامل مختلفی از جمله نوع ماده رسانا و طول آن بستگی دارد و واحد اندازه گیری آن “اهم” است. یک اهم معادل مقاومتی است که اگر به دو سر آن یک ولت ولتاژ وصل شود، جریانی برابر با یک آمپر از آن عبور خواهد کرد.
حال اگر از زاویه ای دیگر به موضوع نگاه کنیم، هنگام حرکت الکترون ها در سیم، برخوردهایی درونی بین آن ها و ذرات سیم رخ می دهد. این برخوردها باعث اتلاف بخشی از انرژی به صورت گرما می شود. بنابراین یکی از اثرات مقاومت، تولید حرارت است. در برخی وسایل مانند المنت های بخاری برقی یا سیم تنگستن در لامپ ها، این گرما کاربرد دارد و انرژی الکتریکی را به انرژی گرمایی تبدیل می کنیم. اما در مواقعی که به این گرما نیازی نداریم—مانند گرمای ایجادشده در سیم های انتقال برق—این انرژی از بین رفته و نوعی تلفات محسوب می شود.
ظاهر و ساختار انواع مقاومت ها
مقاومت ها ممکن است از چندین دور سیم نازک مسی تشکیل شده باشند که به صورت مارپیچی به دور یک هسته مرکزی پیچیده شده اند. در برخی موارد نیز برای ساخت مقاومت از مواد نیمه رسانا، نظیر کربن، بهره گرفته می شود. این نوع مواد در مقایسه با فلزات، عبور جریان الکتریکی را با دشواری بیشتری ممکن می سازند و به طور طبیعی مقاومت بیشتری ایجاد می کنند.
از نظر ظاهری، مقاومت ها در قالب ها و اندازه های متنوعی تولید می شوند. یکی از رایج ترین انواع آن، مقاومت های نواری یا همان رنگی است که غالباً در مدارهایی با جریان پایین به کار می روند. این مقاومت ها بدنه کوچکی دارند و تشخیص مقدار آن ها از طریق رنگ های روی بدنه صورت می گیرد. اما زمانی که در مدار، جریان برق بالا باشد، معمولاً از نوع دیگری استفاده می شود که به مقاومت های سرامیکی یا آجری معروف اند. این نوع مقاومت ها بدنه بزرگ تر و مقاوم تری دارند و برای کاربردهای سنگین تر طراحی شده اند.