ההתנגדות החשמלית וחוק אוהם

בפוסט הקודם הכרנו את יסודות החשמל: מטען חשמלי, מתח וזרם. כעת, נבחן כיצד חומרים שונים משפיעים על תנועת הזרם ונציג חוק בסיסי וחשוב בפיזיקה והנדסת חשמל – חוק אוהם.

מהי התנגדות חשמלית?

כאשר זרם חשמלי נע בתוך מוליך, האלקטרונים נתקלים באטומים של החומר, מה שיוצר חיכוך ומגביל את הזרימה שלהם. תכונה זו נקראת התנגדות חשמלית, היא מסומנת באות ונמדדת ביחידות אוהם ().

באופן אינטואיטיבי, אפשר לדמות את ההתנגדות למכשול שמאט את הזרימה – ככל שההתנגדות גבוהה יותר, כך קשה יותר לזרם לעבור דרך החומר. כל רכיב חשמלי בעל התנגדות חשמלית כלשהי נקרא גם צרכן – כזה שצורך אנרגיה. לדוגמה נורה, מנוע או אנטנה.

חוק אוהם

הקשר בין מתח , זרם והתנגדות מתואר על ידי חוק אוהם (שגילה הפיזיקאי גאורג אוהם):

כלומר, המתח החשמלי בין שתי נקודות במעגל שווה למכפלת הזרם הזורם בהן בהתנגדות החשמלית שביניהן. ניתן לנסח זאת גם כך:

• כאשר ההתנגדות קבועה, הגדלת המתח תגרום להגדלת הזרם.
• כאשר המתח קבוע, הגדלת ההתנגדות תקטין את הזרם.

מה משפיע על ההתנגדות?

התנגדותו של מוליך תלויה במספר גורמים פיזיקליים:

1. אורך המוליך – ככל שהמוליך ארוך יותר, ההתנגדות גבוהה יותר.
2. שטח חתך המוליך – מוליך עבה יותר יאפשר מעבר קל יותר לזרם ולכן תהיה לו התנגדות נמוכה יותר.
3. סוג החומר – כל חומר מוליך מתאפיין בהתנגדות סגולית שונה, התלויה במבנה האטומי שלו. ההתנגדות הסגולית של חומר היא מדד פנימי שמביע את ההתנגדות של החומר עצמו, ללא תלות בגודלו או צורתו של המוליך. ההתנגדות הסגולית נמדדת ביחידות אוהם מטר ().

הנוסחה לחישוב התנגדות של מוליך באורך ושטח חתך היא:

כאשר:

– התנגדות המוליך ב-,

– ההתנגדות הסגולית של החומר ב-,

– אורך המוליך במטרים (),

– שטח חתך המוליך במטרים רבועים ().

---

בפוסט הבא בסדרה נלמד על אנרגיה והספק חשמליים.