شدّ السلك: الطول والسُّمك يحددان المقاومة

كيف تلعب شدّ السلك

1. اختر اختبارًا واقرأ في البطاقة السلك والتغيير.
2. استخدم ⁦R = ρ·L ÷ A⁩ مع ⁦A⁩ بوحدة ⁦m²⁩، أو فكّر بالتناسب: ⁦R ∝ L⁩ و⁦R ∝ 1 ÷ d²⁩.
3. اكتب توقعك واضغط ابدأ. يُفرد السلك أو يطول أو يثخن أو يُشد، ويتبعه الأومميتر.
4. قارن الأومميتر والرسم البياني بتوقعك البرتقالي.

الطول والسُّمك يحددان المقاومة

يقاوم السلك التيار المار فيه، ويعتمد مقدار ذلك على ثلاثة أمور: طوله وسُمكه والفلز. السلك الأطول طريق أطول، لذا تزداد مقاومته بنسبة طوله. والسلك الأثخن يفسح للتيار مكانًا أكبر جنبًا إلى جنب، لذا تقل مقاومته بنسبة مساحة مقطعه. ويدخل الفلز عبر مقاوميته ⁦ρ⁩: مقاومية النحاس منخفضة جدًا، ولهذا يُستخدم في التمديدات الكهربائية، أما مقاومية النيكروم فأكبر بنحو ⁦65⁩ مرة، ولهذا يُستخدم في المدافئ. ومعًا ⁦R = ρ·L ÷ A⁩. مساحة مقطع السلك الدائري ⁦A = π·d² ÷ 4⁩، لذا مضاعفة القطر تجعل ⁦A⁩ أكبر بأربع مرات و⁦R⁩ أصغر بأربع مرات. وشدّ السلك إلى ضعف طوله بالحجم نفسه يفعل أمرين معًا: يتضاعف الطول وينخفض المقطع إلى النصف، لذا تصبح ⁦R⁩ أربعة أضعاف.

نموذج تعليمي مركّز

السلك موصل دائري منتظم في درجة حرارة الغرفة، ومقاوميته ثابتة: النحاس ⁦1.68 × 10⁻⁸ Ω·m⁩، والنيكروم ⁦1.10 × 10⁻⁶ Ω·m⁩. أسلاك الاختبارات من ⁦2⁩ إلى ⁦4⁩ من النيكروم، بالأطوال والمقاطع التي تعطي مقاوماتها الأولى. يجري كل تغيير بانتظام خلال ⁦2 s⁩ ويُثبت ⁦1 s⁩؛ ويحفظ الشدّ الحجم، لذا يقل المقطع كلما زاد الطول. الأومميتر مثالي، والماسكان لا يضيفان مقاومة. الإجابات ضمن ⁦2⁩٪ صحيحة.