موسوعة الإلكترونيات الحرة وتعليم البرمجيات.

مواضيع جديدة

السبت، 28 ديسمبر 2019

أنواع المقاومات الكهربائية Types of Electrical Resistors


شرح أنواع المقاومات الكهربائية

أنواع المقاومة الكهربائية

هناك العديد من الأنواع المختلفة من المقاومات الكهربائية، وكل منها يختلف من حيث التركيب والخصائص والوظيفة الأساسية التي صنع من أجلها.

بعض المقاومات تتكون من عناصر الكربون. والبعض الآخر يتكون من الشرائط المعدنية. بعض المقاومات الكهربائية يتم استخدامها كمستشعرات ضوئية أو لقياس درجة الحرارة؛ وهي تطبيقات لا تتلاءم بشكل مباشر مع الغاية الأساسية للمقاومات الكهربائية، ألا وهي إعاقة مرور التيار من خلالها بنسب معينة أو مختلفة.
لذلك، سنتناول أولاً الأنواع المختلفة من المقاومات الكهربائية بناءً على تركيبها الداخلي أي مكوناتها الداخلية. إضافة الى عرض طبيعة وخصائص المواد التي تتكون منها داخلياً. وأخيراً، سنتطرق إلى جميع أنواع المقاومات المختلفة والمصنفة بحسب الوظائف التي تؤديها.

أولاً: أنواع المقاومات حسب التركيب الداخلي

هناك 3 أنواع رئيسية من المقاومات بناءً على تكوينها أو تركيبها الداخلي وهي مقاومات ذات التركيب الكربوني، مقاومات الصفائح الكربونية ومقاومات الغشاء معدني. والشكل التالي يوضح تلك الأنواع الثلاثة والمصنفة بحسب تركيبها الداخلي


المقاومة ذات التركيب الكربوني

تعد المقاومات ذات التركيب الكربوني Carbon-Composition Resistors من المقاومات الكهربائية التي يتم صنعها عن طريق تقسيم مادة الكربون بدقة أو مادة الجرافيت، الممزوجة بمادة عازلة على شكل مادة مسحوقيه بنسب تتراوح بحسب قيمة المقاومة R المطلوب الحصول عليها.
فكلما زادت كمية الكربون، حصلنا على مقاومة أقل. بينما تقوم المادة الممزوجة (المسحوق) بزيادة مقدار المقاومة للتيار. أما لضمان العزل الخارجي التام ودعم الهيكل الخارجي لتلك المقاومة، يتم تغليفها بمادة من البلاستيك العازل الصلب. يخرج من هذا النوع من المقاومات طرفين معدنيين موصلين من أجل عملية لحام وتثبيت المقاومة في الدارة الكهربائية.
تتراوح قيم المقاومة في هذا النوع من 1 أوم ولغاية 20 ميجا أوم (أي 20 مليون أوم). كما تتوفر قيم احتمالها لاستهلاك الطاقة الكهربائية بالواط بحسب القيم التالية:
0.1 Watt, 0.125 Watt, 0.25 Watt, 0.5 Watt, 1 Watt, 2 Watt .
نلاحظ في الشكل أعلاه، أنه غالباً ما يكون شكل المقاومات ذات التركيب الكربوني اسطواني الشكل، وذات لون بني غامق.

المقاومة ذات الصفائح الكربونية

تعد المقاومة ذات الصفائح الكربونية Carbon Film Resistor من المقاومات التي يفضل استخدامها في العديد من المجالات الالكترونية والكهربائية وذلك لأن نسبة الخطأ فيها قليل نسبياً مقارنة بالمقاومة ذات التركيب الكربوني، إضافة الى أنها لا تتأثر بشكل كبير في الحرارة المحيطة بها، أي حساسية أقل للتغيرات في درجات الحرارة. كما أنها تدوم في العمل لفترات طويلة جداً. إضافة الى أنها لا تصدر ضجيج (ذبذبات غير مرغوب بها) في الدارة الموصولة فيها. لذلك، فهي تتمتع بالعديد من المزايا الإيجابية.
أما من حيث التركيب الداخلي لهذا النوع من المقاومات، فيتم استخدم صفائح كربونية رفيعة جداً، وادراجها بداخل مادة من الرواسب العازلة، ثم تجزئتها الى قطعة حلزونية الشكل.
يتم التحكم في قيمة المقاومة للمقاومة الكهربائية عن طريق تغيير نسبة الكربون إلى العازل الداخلي (الخليط). وكما ذكرنا من قبل، فالمزيد من الكربون، يعطي مقاومة أقل. بينما يعطي الخليط الآخر المزيد من المقاومة للتيار الكهربائي أي مقاومة أكبر.

مقاومة الأغشية المعدنية

يتم تصنيع هذا النوع من المقاومات والذي يسمى بـ Metal Film Resistor عن طريق نفث ورش أغشية معدنية رقيقة للغاية على ركيزة من السيراميك للتفاعل معها ومن ثم تقطع إلى مجسم حلزوني الشكل. يحدد طول وسمك وعرض لولب المعدن قيمة المقاومة بدقة بالغة. لذلك، تكون قيم مقاومة المقاومات ذات الأغشية المعدنية أكثر دقة من النوع الآخر من المقاومات.
كما ويتشارك هذا النوع من المقاومات الكهربائية مع المقاومة السابقة (المقاومة ذات الصفائح الكربونية ) بالمزايا نفسها؛ مثل تأثرها القليل بتغيرات درجة الحرارة، الديمومة طويلة الأمد من حيث الكفاءة في العمل، إضافة إلى توليد كماً قليل جداً من الضوضاء الداخلي.

ما هي أفضل مقاومة كهربائية من حيث التركيب؟

من بين تلك الأنواع الثلاثة للمقاومات وبناءً على التركيب الداخلي لها والأداء الكلي، تكون المقاومات ذات الغشاء المعدني هي الأفضل على الاطلاق، يليها المقاومة ذات الغشاء الكربوني وأخيراً المقاومات ذات التركيب الكربوني.

ثانياً: أنواع المقاومات حسب الأداء والوظيفة

هناك 8 أنواع رئيسية من المقاومات والتي يتم تصنيفها بحسب الأداء والوظيفة وهي: المقاومات السلكية الكهربائية، المقاومات الدقيقة، المقاومات المنصهرة، المقاومات الكهربائية الاسمنتية، مقاومات الجهد المتغيرة، المقاومات المتغيرة أو الريوستات، الثرمستور (المقاومة الحرارية)، المقاومة الضوئية. والشكل التالي يوضح معظم أشكال تلك المقاومات الكهربائية المصنفة بحسب الوظيفة


المقاومات السلكية الكهربائية

يطلق على المقاومة السلكية الكهربائية الاسم Power Wirewound Resistor وذلك لأنها تعتبر من المقاومات الكهربائية التي تحتمل مرور تيارات كهربائية عالية نسبياً من خلالها. فهي عبارة عن مقاومة يمكنها التعامل مع كمية كبيرة من الطاقة، والتي عادة ما تصل إلى 50 واط.
يمكن للمقاومات العادية التعامل مع قدر من الطاقة الكهربائية ما بين 0.25 Watt إلى 2 Watt من الطاقة. ومن هنا، يأتي دور مقاومات الويرووند Wirewond أو المقاومات السلكية الكهربائية والتي تستطيع التعامل مع مقدار عال جداً من الطاقة الكهربائية مقارنة مع المقاومات العادية. الأمر الذي يجعلها مناسبة جداً للاستخدام في التطبيقات ذات الطاقة العالية.

المقاومات الدقيقة

المقاومة الدقيقة Precision Resistor هي مقاومة كهربائية تمتلك نسبة خطأ قليلة جداً وللغاية. لذلك فهي مقاومة ذات قيمة دقيقة جداً، أي قريبة جداً من قيمتها الإسمية.
جميع المقاومات تأتي بنسبة خطأ معينة، والتي تعطى بنسبة مئوية. تخبرنا قيمة الخطأ بمدى قرب القيمة الاسمية للمقاومة للقيمة الفعلية لها. فعلى سبيل المثال، قد يكون لمقاومة مقدارها 500 أوم نسبة خطأ بمقدار 10%، لذلك فإن نسبة الخطأ قد تُعلمنا الفترة التي تتراوح فيها قيمة المقاومة الفعلية لتلك المقاومة وهي 500 – 500×10% أو 500 + 500×10% أي 450 أوم أو 550 أوم. لذلك، نستطيع أن نقول بأن المقاومة الاسمية 500 أوم قد تبدي مقاومة فعلية تتراوح ما بين 450 الى 550 أوم. وإذا كانت المقاومة نفسها لديها نسبة خطأ 1%، فإن المقاومة الفعلية لها ستتراوح ما بين 495 و 505 أوم. وهذا بالضبط ما نعنيه بنسبة الخطأ. أما المقاومات الدقيقة، فهي تمتلك نسبة خطأ قليلة للغاية كنسبة الخطأ 0.0005%. الأمر الذي يجهل قيمتها الفعلية والاسمية متقاربة للغاية.
بما أن المقاومات الدقيقة تتميز بقيم نسب مئوية منخفضة جداً من حيث الخطأ؛ يتم استخدامها في التطبيقات التي تكون فيها الدقة العالية ضرورية جداً وخاصة في مجال الاتصالات.

المقاومات المنصهرة

المقاومة المنصهرة أو المقاومة الفيوزية أو مقاومة الفاصمة Fusible Resistor هي مقاومة سلكية، صممت خصيصاً لتحترق وتقطع مرور التيار الكهربائي المار من خلالها، وذلك عندما يتم تجاوز قيمة معينة من الطاقة الكهربائية. 
بهذه الطريقة، تقدم المقاومة القابلة للانصهار وظائف مزدوجة. أي عندما لا يتم تجاوز الحد الأقصى للطاقة، فإنه يعمل كمقاومة عادية تمانع وتعيق مرو التيار من خلالها. أما عندما يتم تجاوز ذلك الحد من الطاقة الكهربائية، فإنه يعمل بمثابة منصهر أو فيوز يحترق، لتصبح الدارة التي تعمل من خلاله مفتوحة لحماية المكونات الأخرى في الدائرة من التيار الكهربائي الزائد.

المقاومات الكهربائية الاسمنتية (السيراميك)

المقاومة الاسمنتية Cement Resistor أو المقاومة السيراميكية هي مقاومة كهربائية ذات القدرة العالية على مقاومة درجات الحرارة العالية واللهب.
تصنع مقاومات الأسمنت أو المقاومات الاسمنتية إن صح التعبير، للتعامل مع كمية كبيرة من الطاقة التي تتدفق من خلالها مع عدم تعرضها للتلف بسبب الحرارة أو اللهب. لذلك، فإذا كنت تقوم بتصميم دائرة كهربائية بحيث يتم تمرير الكثير من التيار من خلال المقاومة الكهربائية، وتحتاج إلى أن تكون تلك المقاومة الكهربائية مقاومة للحرارة العالية واللهب، فإن المقاومة الاسمنتية هي الاختيار الجيد والأمثل للتصميم.
أما من حيث قدرة المقاومة الاسمنتية على التعامل مع الطاقة الكهربائية، فهي تتراوح ما بين 1 واط وحتى 20 واط وفي بعض الأحيان قد تزيد لتتجاوز ذلك المقدار. أما نسبة الخطأ Tolerance Ratio فهي موحدة في المعظم وتبلغ حوالي 5 في المئة أي 5%.

مقاومات الجهد المتغيرة

مقاومة الجهد الكهربائي Potentiometer هي عبارة عن مقاومة متغيرة ذات ثلاثة أرجل، إضافة الى ذراع انزلاقي ذات فتحة على شكل شق أو مقبض دوار، يدور بشكل دائري لضبط قيمة المقاومة والتي تتراوح من صفر أوم وحتى أعلى قيمة لها بحسب مواصفاتها. فمثلاً، يمكن ضبط مقاومة الجهد المتغيرة أو البوتنشوميتر المكتوب 10 KΩ لإعطاء نطاق مقاومة يبدأ من الصفر أوم تقريباً إلى 10 كيلو أوم، وذلك عن طريق ضبط مقبض مقياس الجهد.
تستخدم مقاومات الجهد على نطاق واسع في الدوائر الكهربائية ولمجموعة متنوعة من الاستخدامات، ولكن لا تزال الغاية الأساسية الرئيسية لها كما هي؛ وهي زيادة أو تقليل سعة الإشارة في الدائرة الكهربائية والالكترونية. فعندما تنخفض مقاومة الجهد، تزداد سعة الإشارة. عندما تزداد المقاومة، تقل سعة الإشارة. يمكن استخدام ذلك في دوائر التحكم في مستويات الصوت مثل السماعات أو أي عناصر تحكم قابلة للضبط، كضبط شدة الانارة، ضبط الترددات في الاتصالات، زيادة أو تقليل سرعة المحركات الكهربائية.

المقاومات المتغيرة أو الريوستات

المقاومة المتغيرة Rheostat هي مقاومة متغيرة ذات طرفي توصيل، أي أنها تمتلك اثنان فقط من الأطراف الموصلة. وتعمل على تغيير مقدار الجهد أو التيار في الدائرة الكهربائية.
أما من حيث العمل والأداء الوظيفي، فهي تعمل تماماً مثل مقاومة الجهد. يمكن استخدام الريوستات أو المقاومة المتغيرة لتغيير والتحكم بإشارات التيار المتردد أو التيار المستمر. تختلف المقاومات المتغيرة (الريوستات) عن مقاومات الجهد في حقيقة أن لديها فقط طرفين توصيل بينما مقاومة الجهد أو البوتنشوميتر لها ثلاثة أطراف توصيل. ومع ذلك، لا يزال الاثنان يحققان نفس الوظيفة والأداء. تستخدم مقاومة الجهد أو البوتنشوميتر الطرف الثالث ليكون بمثابة الجزء القابل للتعديل في العديد من الدارات وخاصة تلك التي تحتاج الى موازنة في عملية التضمين للإشارات الكهربائية التي تخرج منها. بينما تستخدم المقاومة المتغيرة أو الريوستات لتغيير مقدار وقيمة المقاومة الكهربائية شريط انزلاقي أو سلايدر Slider بشكل أفقي إما لليمين أو لليسار. وإذا لم يتم تحريك ذلك الشريط الانزلاقي، فإن المقاومة المتغيرة (الريوستات) ستعمل كمقاومة ثابتة.

الثيرمستور

الثرمستور أو الثيرمستور Thermistor هو مقاومة حرارية أي أنها تعمل كحساس حراري، بحيث تتغير قيمة مقاومته مع تغير درجة حرارة الوسط الموجود فيه ذلك الثرمستور.
تختلف مقاومة الثيرمستور عند اختلاف درجة حرارته. لذلك، فإن كمية التيار المارة من خلال المقاومة الحرارية أو الثرمستور تعتمد على درجة حرارة الوسط الخارجي الموجودة به، سواء كان ذات مصدر تسخين أو تبريد أو درجة حرارة ثابتة ومعتدلة.
تمتلك الثرمستورات معامل درجة حرارة موجبة (PTC) أو معامل درجة حرارة سالبة (NTC). فإذا كان للثرمستور معامل حراري موجب، فهذا يعني أنها تزداد مقاومته مع زيادة درجة حرارته. وعلى العكس من ذلك تماماً، فإذا كان للثرمستور معامل حراري سالب، تنخفض مقاومته الداخلية مع زيادة درجة حرارته.
أما مقدار التغييرات في قيم المقاومة عند التغيرات في درجة الحرارة، فذلك يعتمد على حجم وتركيب الثرمستور. فمن الأفضل دائماً التحقق من ورقة بيانات الثرمستور Datasheet المستخدمة لمعرفة جميع مواصفات الثرمستورات.
كثيراً ما تستخدم الثرمستورات في الدوائر الإلكترونية التي تتعامل مع قياس درجة الحرارة مثل الميزان الالكتروني، والتحكم في درجة الحرارة كالمكيف وفقاسة البيض الكهربائية وغيرها.

المقاومات الضوئية

المقاومة الضوئية PhotoResistor هي عبارة عن مقاومة كهربائية تتغير قيمة مقاومتها وفقاً للضوء المسلط عليها والذي تتعرض له سطح المقاومة الضوئية. في البيئة المظلمة، أي عند غياب الضوء، تكون مقاومة المقاومة الضوئية عالية للغاية، وقد تصل الى بضع ملايين من الأوم، بحسب تصنيف المقاومة الضوئية المستخدمة. عندما يضرب الضوء المكثف سطح المقاومة الضوئية، تنخفض مقاومة المقاومة الضوئية بشكل كبير، لتصل إلى مقدار ضئيل بمعدل بضع مئات من الأوم. إذن، وباختصار، فإن المقاومات الضوئية هي مقاومات متغيرة تتغير قيمة مقاومتها بناءً على كمية الضوء التي تسقط على سطحها.
كما تلاحظ، فإن أنواع المقاومات من حيث الأداء والوظيفة متعددة. لكن المقاومات الأربعة الأخيرة، عبارة عن مقاومات متغيرة تتغير بناءً على ضبط المقبض أو الحرارة أو مقدار الضوء على التوالي.

أسئلة شائعة على أنواع المقاومات الكهربائية

سؤال: لماذا هنالك أنواع متعددة من المقاومات الكهربائية؟

جواب: السبب في تنوع المقاومات الكهربائية هي الغاية التي تصنع من أجلها، فهنالك مقاومات تتأثر بالحرارة، وأخرى تتأثر بمقدار الضوء الساقط عليها، إضافة الى أن بعضها يصنع لضبط تعديل إشارات الأمواج والذبذبات وغيرها الكثير من التطبيقات الأخرى.

سؤال: بماذا تختلف المقاومات الكهربائية عن بعضها البعض؟

جواب: هنالك العديد من المقاومات الكهربائية والتي تختلف فيما بينها من حيث مقدار مقاومتها للتيار الكهربائي، الاختلاف في الحجم أو القدرة، الألوان، التركيب الداخلي والوظيفة الأساسية التي صنع من أجلها.

هناك 5 تعليقات:

  1. كيف نقرأ المقاومة من خلال الاوان

    ردحذف
    الردود
    1. قراءة ألوان المقاومات الكربونية بغاية البساطة، اضغط على الرابط في الأسفل أي عبارة "شرح ألوان المقاومات الكهربائية" للحصول على الشرح بالصور
      شرح ألوان المقاومات الكهربائية

      حذف
  2. أزال المؤلف هذا التعليق.

    ردحذف
  3. جزاك الله خيراً على الموضوع المفيد

    ردحذف
  4. يا ريت لو في صور لكل مقاومة بجانب الشرح و شكرا ً

    ردحذف

اترك لنا أي سؤال أو تعليق ونحن نسعد بخدمتكم وإجابة استفساراتكم

???????