اهم: یکای اندازه‌گیری مقاومت الکتریکی

اهم: کلید رمزگشایی از مقاومت الکتریکی

مقاومت الکتریکی چیست و چرا اهم مهم است؟

تصور کنید آب می‌خواهد از یک شیلنگ باریک و یک شیلنگ پهن عبور کند. عبور آب از شیلنگ پهن بسیار آسان‌تر است. در دنیای الکتریسیته، مقاومت الکتریکی دقیقاً نقش همان «باریکی یا پهنایی» مسیر را برای عبور الکترون‌ها (ذرات باردار) بازی می‌کند. هرچه مقاومت یک ماده بیشتر باشد، عبور جریان الکتریکی از آن سخت‌تر است. مواد مختلف مقاومت‌های متفاوتی دارند: فلزاتی مانند مس مقاومت بسیار کمی دارند و به همین دلیل برای ساخت سیم استفاده می‌شوند؛ در مقابل، موادی مانند پلاستیک یا چوب مقاومت بسیار بالایی دارند و به عنوان عایق به کار می‌روند تا جریان را قطع کنند.

برای اندازه‌گیری دقیق این ویژگی، نیاز به یک واحد استاندارد داریم. این واحد، «اهم» است که با نماد $\Omega$ نشان داده می‌شود. اهمیت اهم زمانی روشن می‌شود که بدانیم این واحد، حلقه اتصال بین دو کمیت مهم دیگر در مدار، یعنی ولتاژ (نیروی محرکه) و جریان (میزان شارش بار) است.

رابطه طلایی: قانون اهم

کشف رابطه بین ولتاژ، جریان و مقاومت، یکی از پایه‌های علم الکترونیک است و به افتخار کاشف آن، «گئورگ زیمون اهم»، قانون اهم نامیده می‌شود. این قانون به زبان ساده می‌گوید: در یک مدار الکتریکی ساده (مانند یک باتری که به یک لامپ متصل است)، جریان عبوری با ولتاژ نسبت مستقیم و با مقاومت نسبت معکوس دارد.

این رابطه با فرمول ساده زیر بیان می‌شود: $V = I \times R$

در این فرمول:
$V$ نشان‌دهنده ولتاژ با واحد ولت است.
$I$ نشان‌دهنده جریان با واحد آمپر است.
$R$ نشان‌دهنده مقاومت با واحد اهم است.

مثال ملموس: فرض کنید یک باتری قلمی معمولی ولتاژی حدود 1.5 ولت دارد. اگر این باتری را با سیم به یک لامپ کوچک با مقاومت 3 اهم وصل کنیم، طبق قانون اهم جریان عبوری از لامپ می‌شود: $I = \frac{V}{R} = \frac{1.5}{3} = 0.5$ آمپر. حالا اگر همان باتری را به لامپی با مقاومت بیشتر، مثلاً 6 اهم وصل کنیم، جریان عبوری نصف می‌شود (0.25 آمپر) و احتمالاً نور لامپ کم‌تر می‌شود.

اهم در عمل: از رنگ‌های مقاومت تا تنظیم صدا

مقاومت‌هایی با مقدار اهم مشخص، قطعاتی ریز و دوپایه هستند که در تمام وسایل الکترونیکی از رادیو و تلویزیون تا تلفن همراه پیدا می‌شوند. کار اصلی آن‌ها کنترل مقدار جریان در بخش‌های مختلف مدار است.

از آنجا که مقاومت‌ها بسیار کوچک هستند، مقدار اهم آن‌ها را با کدهای رنگی مشخص می‌کنند. چند نوار رنگی روی هر مقاومت، عددی را نشان می‌دهد که با کمک جدول رنگ‌ها به مقدار اهم تبدیل می‌شود.

مثال: یک مقاومت با نوارهای رنگی قهوه‌ای، سیاه، قرمز و طلایی به ترتیب اعداد 1، 0 و ضریب 100 را نشان می‌دهد. بنابراین مقدار آن 10 × 100 = 1000 اهم یا 1 کیلواهم است. نوار طلایی نیز نشان‌دهنده خطای 5% است.

یک کاربرد آشنا برای مقاومت‌های متغیر (که مقدار اهم آن‌ها قابل تغییر است)، ولوم تنظیم صدا در رادیو یا بلندگوی کامپیوتر است. وقتی شما ولوم را می‌چرخانید، در واقع مقدار مقاومت مدار را تغییر می‌دهید. با تغییر مقاومت (اهم)، جریان عبوری کم یا زیاد شده و در نتیجه صدای بلندگو بلند یا آهسته می‌شود.

اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم

پاورقی

¹اهم (Ohm): واحد اندازه‌گیری مقاومت الکتریکی در سیستم استاندارد بین‌المللی (SI). نام آن از فیزیکدان آلمانی گئورگ زیمون اهم (۱۸۵۴-۱۷۸۹) گرفته شده است که رابطه بین ولتاژ، جریان و مقاومت را کشف کرد.

²مقاومت الکتریکی (Electrical Resistance): میزان مخالفت یک ماده یا قطعه با عبور جریان الکتریکی از خود.

³ولتاژ (Voltage): نیروی محرکه الکتریکی که باعث حرکت بارها (جریان) در مدار می‌شود. واحد آن ولت است.

⁴جریان الکتریکی (Electric Current): میزان شارش بارهای الکتریکی در یک هادی در واحد زمان. واحد آن آمپر است.

⁵قانون اهم (Ohm's Law): قانونی در فیزیک که رابطه خطی بین ولتاژ، جریان و مقاومت در یک مدار الکتریکی را توصیف می‌کند، به شرطی که دما ثابت بماند.