حاسبة قانون أوم — الجهد والتيار والمقاومة والقدرة
اختر الكمية الكهربائية المراد حسابها، أدخل القيمتين الأخريين، واحصل فوراً على الجهد (V) والتيار (I) والمقاومة (R) والقدرة (P). يدعم الميليأمبير والميكروأمبير والكيلوأوم والميغاأوم والميليواط والكيلوواط. تُعرض الصيغة المستخدمة مع كل نتيجة.
أدخل القيمتين المعروفتين لحساب المجهول.
كيف تعمل
ما هو قانون أوم؟
ينص قانون أوم على أن الجهد عبر موصل يتناسب تناسباً طردياً مع التيار المار فيه، شريطة بقاء درجة الحرارة ثابتة. صاغه الفيزيائي الألماني غيورغ سيمون أوم عام 1827، ويُعبَّر عنه بالصيغة V = I × R، حيث V هو الجهد بالفولت، وI هو التيار بالأمبير، وR هي المقاومة بالأوم. استنتج أوم هذه العلاقة من خلال تجارب أجراها على أسلاك مختلفة الأطوال والأقطار، لاحظ فيها أن مضاعفة المقاومة تُنصّف التيار عند جهد ثابت.
يُطبَّق قانون أوم على معظم الموصلات المعدنية والمواد المقاومة عند درجة حرارة ثابتة — وتُسمى هذه المواد أومية. أما الأجهزة غير الأومية كالصمامات الثنائية والترانزستورات والمصابيح المتوهجة فلا تتبع علاقة V-I خطية، لذا يكون قانون أوم تقريباً فحسب بالنسبة لها. في تصميم الدوائر، يُعدّ V = IR المعادلة الأكثر استخداماً؛ إذ تحدد سُمك الأسلاك وقيم المقاومات وانخفاض الجهد عبر المكونات وحدود التشغيل الآمن.
القدرة في الدوائر الكهربائية
القدرة الكهربائية هي معدل نقل الطاقة أو استهلاكها، وتُقاس بالواط (W). تربط ثلاث صيغ متكافئة القدرة بالكميات الكهربائية الأساسية: P = V × I (القدرة تساوي الجهد مضروباً في التيار)، وP = I² × R (مفيدة عند معرفة التيار والمقاومة)، وP = V² / R (مفيدة عند معرفة الجهد والمقاومة). جميعها تنبثق مباشرة من قانون أوم وتعريف القدرة.
يكتسب تبديد القدرة أهمية عملية لأن المقاومات والأسلاك والمكونات الأخرى تحوّل الطاقة الكهربائية إلى حرارة. لكل مقاومة قدرة اسمية — عادةً 0.125 واط، 0.25 واط، 0.5 واط، أو 1 واط للأنواع ذات الأسلاك الشائعة — وتجاوز هذه القدرة يسبب ارتفاع درجة الحرارة وتعطل المكون. على سبيل المثال، تيار مقاومة 100 أوم في دائرة 5 فولت هو I = 5/100 = 50 ميليأمبير، وتبدد P = 0.05² × 100 = 0.25 واط، لذا تكون مقاومة ربع واط الحدَّ الأدنى الآمن. احرص دائماً على إضافة هامش أمان لا يقل عن 50%.
الدوائر التسلسلية والتوازية
في الدائرة التسلسلية، تُوصَّل المقاومات طرفاً بطرف ويمر نفس التيار في جميعها. المقاومة الكلية هي ببساطة المجموع: R_total = R1 + R2 + R3 + ... يتوزع الجهد على كل مقاومة بما يتناسب مع قيمتها (V_n = I × R_n)، وهذا هو مبدأ دوائر قسّام الجهد المستخدمة لضبط نقاط الاستقطاب أو تحجيم مخرجات المستشعرات.
في الدائرة التوازية، تشترك المقاومات في نفس الجهد لكن التيار يتقسم بين الفروع. تتبع المقاومة الكلية قاعدة المعكوسات: 1/R_total = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ... لمقاومتين، الاختصار هو R_total = (R1 × R2) / (R1 + R2). تنتج التركيبات التوازية دائماً مقاومة كلية أصغر من أصغر مقاومة فردية. يُمكّنك فهم كلا التركيبين من تصميم دوائر تُوصّل الجهد والتيار الصحيحين لكل مكون، وتحديد مواصفات الصهرات والأسلاك بدقة، واستكشاف الأعطال بكفاءة.
أسئلة شائعة
›ما هو قانون أوم بعبارات بسيطة؟
يقول قانون أوم إنك إذا رفعت الجهد الذي يدفع الكهرباء في سلك، تدفق تيار أكبر — وإذا رفعت المقاومة تدفق تيار أقل. العلاقة الدقيقة هي V = I × R: الجهد يساوي التيار مضروباً في المقاومة. معرفة اثنتين من هذه القيم الثلاث تتيح لك حساب الثالثة.
›ما الوحدات المستخدمة في قانون أوم؟
يُقاس الجهد بالفولت (V)، والتيار بالأمبير (A)، والمقاومة بالأوم (Ω). هذه الوحدات مُعرَّفة بحيث يكون 1V = 1A × 1Ω. عملياً، يُستخدم الميليأمبير (1mA = 0.001A) للتيارات الصغيرة، والكيلوأوم (1kΩ = 1000Ω) للمقاومات الأكبر، والميغاأوم (1MΩ = 1,000,000Ω) للمقاومات العالية جداً كتلك في دوائر حماية المداخل.
›كيف أحسب الجهد باستخدام قانون أوم؟
اضرب التيار (بالأمبير) في المقاومة (بالأوم): V = I × R. على سبيل المثال، إذا كان 2A يمر عبر مقاومة 50Ω، فإن انخفاض الجهد عبرها هو 2 × 50 = 100V. إذا كان تيارك بالميليأمبير، حوّله أولاً: 200mA = 0.2A، لذا V = 0.2 × 50 = 10V.
›كيف أجد التيار عندما أعرف الجهد والمقاومة؟
أعد ترتيب قانون أوم: I = V / R. إذا كان لديك بطارية 9V موصلة بمقاومة 470Ω، فالتيار هو 9 / 470 ≈ 0.0191A، أو نحو 19.1mA. هذا هو التيار المار في المقاومة ويحدد القدرة التي تبددها.
›ما العلاقة بين القدرة وقانون أوم؟
تقيس القدرة (P) مدى سرعة استهلاك الطاقة بالواط. ترتبط بقانون أوم عبر ثلاث صيغ متكافئة: P = V × I وP = I² × R وP = V² / R. الثلاث تعطي نفس الإجابة؛ اختر التي تناسب الكميات التي تعرفها بالفعل. لمقاومة تحمل 0.1A عند 10V: P = 10 × 0.1 = 1W.
›هل يعمل قانون أوم للدوائر المتردية (التيار المتردد)؟
يُطبَّق قانون أوم على المقاومات الصرفة في دوائر التيار المتردد تماماً كما في دوائر التيار المستمر. غير أن دوائر التيار المتردد تحتوي أيضاً على مكثفات وملفات تُضيف ممانعة تفاعلية (مقاومة تعتمد على التردد). يستخدم التعميم للتيار المتردد المعاوقة (Z) بدلاً من المقاومة البسيطة: V = I × Z، حيث Z عدد مركب. لأعمال الصوت والراديو والإلكترونيات القدرة، تلزم حسابات المعاوقة المركبة التي تتجاوز قانون أوم الأساسي.
›لماذا تولّد المقاومة حرارة؟
عندما يمر التيار عبر مقاومة، تتصادم الإلكترونات مع ذرات المادة وتنقل طاقة حركية على شكل حرارة. القدرة المبددة على شكل حرارة تساوي P = I² × R — وهذا ما يُعرف بتسخين جول. كلما زاد التيار أو المقاومة، زادت الحرارة. لهذا تستخدم الأسلاك عالية التيار موصلات سميكة ذات مقاومة منخفضة، ولهذا تمتلك المقاومات قدرات اسمية لمنع الحرارة المفرطة.
›ماذا يحدث إذا تجاوزت القدرة الاسمية لمقاومة؟
تجاوز القدرة الاسمية يتسبب في ارتفاع حرارة المقاومة. عند الحمل الزائد المعتدل، قد تتغير قيمتها أو تصبح غير موثوقة. عند الحمل الزائد الشديد قد تُدخّن المقاومة أو تتشقق أو تشتعل. احسب دائماً P = I² × R واختر مقاومة ذات قدرة اسمية لا تقل عن 1.5 إلى 2 ضعف القدرة المتوقعة. القدرات الاسمية الشائعة للمكونات ذات الأسلاك: 0.1W و0.25W و0.5W و1W و2W.
أدوات ذات صلة
آخر تحديث: