مختبر أوم: التيار والجهد والمقاومة

كيف تلعب مختبر أوم

1. اختر اختبارًا واقرأ في البطاقة المصدر أو المقاومة أو قراءات أجهزة القياس.
2. استخدم ⁦V = I·R⁩ أو ⁦I = V ÷ R⁩ أو ⁦R = V ÷ I⁩؛ وللثنائي اطرح أولًا الـ ⁦2.0 V⁩ التي يأخذها.
3. اكتب توقعك واضغط ابدأ. يرتفع المصدر، وتتابعه أجهزة القياس، ويُرسم مخطط ⁦I–V⁩ وحده.
4. قارن أجهزة القياس والرسم البياني بتوقعك البرتقالي.

التيار والجهد والمقاومة

يدفع الجهد الشحنة في الدارة وتعوقها المقاومة. في مقاومة ثابتة عند درجة حرارة ثابتة، مضاعفة الجهد تضاعف التيار: التيار يتناسب مع الجهد، والثابت الذي يربطهما هو المقاومة، ⁦V = I·R⁩. هذه القاعدة الواحدة تعطي ثلاث صيغ، ⁦I = V ÷ R⁩ و⁦R = V ÷ I⁩ و⁦V = I·R⁩، فأي كميتين تعطيان الثالثة. وحين يُرسم التيار مقابل الجهد تعطي المقاومة خطًا مستقيمًا يمر بنقطة الأصل وميله ⁦1 ÷ R⁩: الخط الحاد الميل يعني مقاومة صغيرة. ليس كل شيء يتبع قانون أوم. الثنائي الباعث للضوء لا يكاد يُمرّر تيارًا حتى يبلغ جهده نحو ⁦2 V⁩، ثم يحافظ على هذا الجهد بينما يزداد التيار؛ لذلك يحتاج إلى مقاومة على التوالي تحدد تياره، وتأخذ المقاومة الجهد الذي يتركه الثنائي.

نموذج تعليمي مركّز

المقاومات ثابتة، لذا رسومها ⁦I–V⁩ خطوط مستقيمة تمر بنقطة الأصل، ويثبت التيار فورًا. يرتفع المصدر بانتظام من ⁦0⁩ إلى جهده المضبوط خلال ⁦2 s⁩ ويحافظ عليه ⁦1 s⁩؛ أجهزة القياس مثالية والأسلاك بلا مقاومة. الثنائي الباعث للضوء مثالي: لا تيار تحت ⁦2.0 V⁩، ثم هبوط ثابت قدره ⁦2.0 V⁩ (الثنائيات الحقيقية تختلف). تتحرك نقاط الإلكترونات بسرعة تتبع التيار، لا بسرعة الانجراف الحقيقية. الإجابات ضمن ⁦2⁩٪ صحيحة.