المواصلة: الصيغ ، الحساب ، الأمثلة ، التمارين - جسدي - بدني - 2026

و تصرف يعرف من الموصلات وكم هو سهل للسماح لمرور تيار كهربائي. لا تعتمد فقط على المواد المستخدمة في تصنيعها ، بل تعتمد أيضًا على هندستها: الطول ومساحة المقطع العرضي.

الرمز المستخدم للتوصيل هو G ، وهو معكوس المقاومة الكهربائية R ، وهي كمية مألوفة قليلاً. وحدة SI للتوصيل هي معكوس أوم ، يرمز لها Ω ^-1 وتسمى سيمنز (S).

الشكل 1. يعتمد التوصيل على المادة وهندسة الموصل. المصدر: Pixabay.

المصطلحات الأخرى المستخدمة في الكهرباء والتي تبدو مشابهة للتوصيل وترتبط بالموصلية والتوصيل ، لكن لا ينبغي الخلط بينها. أول هذه المصطلحات هي خاصية جوهرية للمادة التي يتكون منها الموصل ، والثانية تصف تدفق الشحنة الكهربائية من خلالها.

بالنسبة للموصل الكهربائي ذي المقطع العرضي الثابت للمنطقة A والطول L والموصلية σ ، يتم إعطاء التوصيل بواسطة:

كلما زادت الموصلية ، زادت الموصلية. أيضًا ، كلما زادت مساحة المقطع العرضي ، كان من الأسهل على الموصل تمرير التيار. على العكس من ذلك ، كلما زاد الطول L ، انخفض الموصلية ، لأن الناقلات الحالية تفقد المزيد من الطاقة في المسارات الأطول.

كيف يتم حساب الموصلية؟

يتم حساب التوصيل G للموصل ذي مساحة المقطع العرضي الثابتة وفقًا للمعادلة الواردة أعلاه. هذا مهم ، لأنه إذا لم يكن المقطع العرضي ثابتًا ، فعليك استخدام حساب التفاضل والتكامل لإيجاد المقاومة والتوصيل.

نظرًا لأنه معكوس المقاومة ، يمكن حساب الموصلية G مع العلم أن:

في الواقع ، يمكن قياس المقاومة الكهربائية للموصل مباشرة بمقياس متعدد ، وهو جهاز يقيس أيضًا التيار والجهد.

وحدات المواصلة

كما ذكرنا في البداية ، فإن وحدة التوصيل في النظام الدولي هي شركة Siemens (S). يُقال أن الموصل له موصلية مقدارها 1 S إذا زاد التيار من خلاله بمقدار 1 أمبير لكل فولت من فرق الجهد.

دعونا نرى كيف يمكن ذلك من خلال قانون أوم ، إذا كان مكتوبًا من حيث المواصلة:

حيث V هو فرق الجهد أو الجهد بين طرفي الموصل وأنا شدة التيار. من حيث هذه الأحجام ، تبدو الصيغة كما يلي:

كانت وحدة التوصيل سابقًا هي mho (أوم تهجئًا للخلف) التي تدل على Ʊ ، وهي أوميغا رأس مال مقلوب. سقط هذا الترميز في الإهمال وتم استبداله بـ Siemens تكريما للمهندس والمخترع الألماني Ernst Von Siemens (1816-1892) ، رائد الاتصالات ، لكن كلاهما متكافئ تمامًا.

الشكل 2. المواصلة مقابل المقاومة. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز. مركز الفكر

في أنظمة القياس الأخرى ، يتم استخدام statsiemens (statS) (في نظام cgs أو cm-gram-second system) و absiemens (abS) (نظام cgs الكهرومغناطيسي) مع "s" في النهاية ، دون الإشارة إلى المفرد أو الجمع ، و التي تأتي من اسم علم.

بعض المعادلات

1 احصاءات = 1.11265 × 10 ^-12 سيمنز

1 أبس = 1 × 10 ⁹ سيمنز

أمثلة

كما ذكرنا سابقًا ، مع وجود المقاومة ، تُعرف الموصلية على الفور عند تحديد القيمة العكسية أو المتبادلة. وبهذه الطريقة ، فإن المقاومة الكهربائية البالغة 100 أوم تعادل 0.01 سيمنز ، على سبيل المثال.

فيما يلي مثالان إضافيان على استخدام الموصلية:

الموصلية والتوصيل

إنها مصطلحات مختلفة ، كما هو موضح بالفعل. الموصلية هي خاصية للمادة التي يتكون منها الموصل ، في حين أن التوصيل مناسب للموصل.

يمكن التعبير عن الموصلية من حيث G على النحو التالي:

σ = G (L / A)

فيما يلي جدول موصلات المواد الموصلة المستخدمة بكثرة:

الجدول 1. التوصيلات والمقاومات والمعامل الحراري لبعض الموصلات. درجة الحرارة المرجعية: 20 درجة مئوية.

معدن	σ × 10 6 (S / م)	ρ × 10 -8 (Ω.m)	α C -1
فضة	62.9	1.59	0.0058
النحاس	56.5	1.77	0.0038
ذهب	41.0	2.44	0.0034
الألومنيوم	35.4	2.82	0.0039
التنغستن	18.0	5.60	0.0045
حديد	10.0	10.0	0.0050

عندما يكون لديك دارات ذات مقاومات متوازية ، فأنت بحاجة أحيانًا إلى الحصول على المقاومة المكافئة. تتيح معرفة قيمة المقاومة المكافئة استبدال قيمة واحدة لمجموعة المقاومات.

الشكل 3. رابطة المقاومات بالتوازي. المصدر: ويكيميديا ​​كومنز. لم يتم توفير مؤلف يمكن قراءته آليًا. يفترض Soteke (بناءً على مطالبات حقوق النشر)..

بالنسبة لتكوين المقاوم هذا ، تُعطى المقاومة المكافئة بواسطة:

G _eq = G ₁ + G ₂ + G ₃ +… G _n

أي أن المواصلة المكافئة هي مجموع المواصلات. إذا كنت تريد معرفة المقاومة المكافئة ، فما عليك سوى عكس النتيجة.

تمارين

- التمرين 1

أ) اكتب قانون أوم من حيث المواصلة.

ب) أوجد موصلية سلك التنجستن بطول 5.4 سم وقطره 0.15 مم.

ج) الآن يتم تمرير تيار 1.5 أ عبر السلك. ما هو فرق الجهد بين طرفي هذا الموصل؟

الاجابه على

من الأقسام السابقة عليك:

الخامس = أنا / ز

استبدال الأخير في الأول ، يبدو كما يلي:

أين:

-أنا هي شدة التيار.

-L هو طول الموصل.

-هي الموصلية.

-A هي منطقة المقطع العرضي.

الحل ب

لحساب توصيل سلك التنغستن هذا ، يلزم توصيله ، وهو موجود في الجدول 1:

σ = 18 × ^{10 6} ق / م

L = 5.4 سم = 5.4 × 10 ^-2 م

D = 0. 15 ملم = 0.15 × 10 ^-3 م

A = π.D ² / = 4 π. (0.15 × 10 ^-3 م) ² / 1.77 = 4 × 10 ^-8 م ²

الاستبدال في المعادلة لدينا:

G = σ. A / L = 18 × ^{10 6} S / م. 1.77 × 10 ^-8 م ² / 0.15 × 10 ^-3 م = 2120.6 S.

الحل ج

V = I / G = 1.5 A / 2120.6 S = 0.71 مللي فولت.

- تمرين 2

أوجد المقاومة المكافئة في الدائرة التالية ، مع العلم أن i _o = 2 A ، احسب i _x والقدرة التي تبددها الدائرة:

الشكل 4. دارة مع مقاومات على التوازي. المصدر: Alexander، C. 2006. أساسيات الدوائر الكهربائية. الثالث. الإصدار. ماكجرو هيل.

المحلول

المقاومة مذكورة: R ₁ = 2 Ω ؛ ص ₂ = 4 Ω ؛ ص ₃ = 8 Ω ؛ ص ₄ = 16 Ω

ثم يتم حساب التوصيل في كل حالة: G ₁ = 0.5 Ʊ ؛ ع ₂ = 0.25 Ʊ ؛ ع ₃ = 0.125 Ʊ ؛ ع ₄ = 0.0625 Ʊ

وأخيرًا يتم إضافتهم كما هو موضح سابقًا ، للعثور على الموصلية المكافئة:

G _{المعادلة} = G ₁ + G ₂ + G ₃ +… G _n = 0.5 + 0.25 Ʊ + 0.125 Ʊ + 0.0625 Ʊ = 0.9375 Ʊ

لذلك R _eq = 1.07 Ω.

الجهد عبر R ₄ هو V ₄ = i _o. ص ₄ = 2 أ. 16 Ω = 32 فولت ، وهو نفس الشيء بالنسبة لجميع المقاومات ، حيث إنها متصلة بالتوازي. ثم يمكن العثور على التيارات التي تتدفق عبر كل مقاوم:

-i ₁ = V ₁ / R ₁ = 32 V / 2 Ω = 16 أ

-i ₂ = V ₂ / R ₂ = 32 فولت / 4 Ω = 8 أ

-i ₃ = V ₃ / R ₃ = 32 فولت / 8 Ω = 4 أ

-i _x = i ₁ + i ₂ + i ₃ + i _o = 16 + 8 + 4 + 2 A = 30 A

أخيرًا ، القوة المشتتة P هي:

P = (i _x) ². R _مكافئ = 30 أ × 1.07 Ω = 32.1 واط

المراجع

1. الكسندر ، م. 2006. أساسيات الدوائر الكهربائية. الثالث. الإصدار. ماكجرو هيل.
2. تحويل ميغا أمبير / ملي فولت إلى حاسبة absiemens. تم الاسترجاع من: pinkbird.org.
3. García، L. 2014. الكهرومغناطيسية. الثاني. الإصدار. جامعة سانتاندير الصناعية. كولومبيا.
4. Knight، R. 2017. الفيزياء للعلماء والهندسة: نهج إستراتيجي. بيرسون.
5. Roller، D. 1990. الفيزياء. الكهرباء والمغناطيسية والبصريات. المجلد الثاني. افتتاحية Reverté.
6. ويكيبيديا. التوصيل الكهربائي. تم الاسترجاع من: es.wikipedia.org.
7. ويكيبيديا. سيمنز. تم الاسترجاع من: es.wikipedia.org.