الأوم

اوم

Ohm - Ohm

الأوم

الأوم المعياري

تقنيات القياس

الأوم Ohm هو الواحدة الدولية في المنظومة الدولية (système international (SI للمقاومة الكهربائية؛ وهي ليست من الواحدات الأساسية بل هي واحدة مُشتقة. إذ تُعرَّف على أنها المقاومة الكهربائية بين نقطتين من ناقل يؤدي تطبيق فرق كمون ثابت قيمته 1V بينهما إلى توليد تيارٍ كهربائي شدته 1A، شريطة ألا يحتوي الناقل بين نقطتيه أي قوة محركة كهربائية electromotive force، ويرمز لها بالرمز . وقد سُمِّيت كذلك نسبةً إلى الفيزيائي الألماني جورج سيمون أوم Georg Simon Ohm.

يُعبر عن الأوم بواحدة أمبير/فولط (V/A)، أو بدلالة الواحدات الدولية الأساسية فقط:

تكون مقاومة ناقل ما- في العديد من الحالات- ثابتة تقريباً ضمن مجالٍ معينٍ من الجهد ودرجة الحرارة وعوامل أخرى؛ فيقال عن المقاومة مقاومة خطية، ويمكن أن تتغير المقاومة في حالات أخرى، إما مع درجة الحرارة وإما مع فرق الكمون، كما في المقاومة الحرارية (الثرمستور thermistor).

تستعمل مضاعفات الأوم وأجزاؤه في مجال الكهرباء والإلكترونيات، مثل: ملي أوم وكيلو أوم وميغا أوم وغيغا أوم.

كما تُقدر الممانعة الكهربائية في دارات التيار المتناوب- بجزأيها الحقيقي والتخيلي- أيضاً بالأوم.

الأوم المعياري:

يُمكن تحقيق الأوم بوساطة معيار الفاراد Farad الذي يقيس الوسعيات capacities، باستعمال جسر ممانعات ترابعي quadrature يسمح بمقارنة مقاومة ذات الجزء الحقيقي فقط، بمكثفة ذات الجزء التخيلي فقط، إذا كان تردد تغذية الجسر معلوماً. ويجري حفظ الأوم المعياري بوساطة مقاومات معدنية ملفوفة bobbin ومحفوظة في أحواض ذات درجة حرارة ثابتة. وقد تغير حديثاً معيار المقارنة وبالتالي حفظ الأوم، فصار يُستنتج اعتماداً على أثر (مفعول) هول الكمومي (QHE) Quantum Hall Effect، الذي يُمثل مرجعاً غير متغير invariant من بلدٍ إلى آخر أو من مختبر إلى آخر، فهو يرتبط بالثوابت الطبيعية الفيزيائية الأساسية، مثل ثابت بلانك وشحنة الإلكترون.

يُشاهد أثر هول الكمومي QHE في حالة غاز إلكترونات تُحصر حركته ببعدين في درجات حرارة منخفضة وحقل مغنطيسي كبير. يبين الشكل(1) عينة GaAs/AlGaAs- التي يمكن أن تستعمل معياراً- ونتائجَ القياس النموذجية لمقاومة هول (العرضانية) والطولانية بدلالة الحقل المغنطيسي B، في درجة الحرارة 0.1K.

الشكل (1) قياس الأوم المعياري باستعمال أثر هول الكمومي: أ- الترتيب التجريبي، ب- نتائج القياس.

 يلاحظ أن مُكَمَّاة وأن تهتز بدلالة B (أثر شوبنيكوف دي هاس saaH ed-vokinbuhS) . فإذا مرر تيار I من غاز الإلكترونات ثنائي الأبعاد في عينة عرضها w (في الشكل)، وقيس الجهد العرضاني و الطولاني بين نقطتين المسافة بينهما L (في الشكل ( تكون العلاقتان بين مركبتي التيار والجهدين:

حيث المقاومة الطولانية، و مقاومة هول.

يلاحظ في الشكل (1) وجود درجات عريضة في مقاومة هول (عوضاً عن التزايد المُطَّرد)، في الوقت نفسه الذي تنعدم فيه المقاومة الطولانية. ويُضاف إلى ذلك أن هذه الدرجات تظهر عند قيم للمقاومة دقيقة للغاية ليس لها علاقة بالعينة المدروسة، فقد وجد في حالة جملة ثنائية الأبعاد أن مقاومة هول تساوي مقاومة هول الكهربائية النوعية . وترتبط المقاومة الطولانية بالمقاومة الكهربائية النوعية الطولانية بالعلاقة: . مع ذلك، في نظام هول الكمومي يكون: ، ومن ثم فإن المقاومات أساسية fundamentals مثل المقاومات الكهربائية النوعية على خلاف ما يكون في الحالة ثلاثية الأبعاد، حيث يجب أخذ العوامل الهندسية في الحساب. وتكون عند كل درجة plateau من درجات مقاومة هول حالة ناقل مثالي؛ لأن . ويُبرهن على أن مقاومة هول تتعلق فقط بالثوابت الطبيعية، وتُعطى بالعلاقة:

حيث h ثابت بلانك، وe شحنة الإلكترون، وi رقم الدرجة (الشكل1). وبالتالي يمكن استعمال في تشكيلة QHE معياراً أولياً للمقاومة.

تقنيات القياس:

تستعمل تقنيتان للقياس الدقيق للمقاومة: طريقة قياس الجهد potentiometric (الشكل 2 -أ)، وتقنية جسر مقارنة التيار (الشكل 2 -ب).

الشكل (2) تقنيتا قياس مقاومة بدقة أ- تقنية قياس الجهد ب- تقنية جسر مقارنة التيار.

في طريقة قياس الجهد توصل المقاومتان و اللتان يُراد مقارنتهما على التسلسل، وتُقادان من منبع التيار المستمر نفسه. يُقارن هبوط الجهد بين طرفي مع الجهد الذي يعطيه مقياس الجهد potentiometer باستعمال كاشف جهد ممانعته كبيرة. بعد هذا القياس يُبَدَل والكاشف إلى ، ويقاس فرق الكمون:. يمكن على سبيل المثال مقارنة (R_H(2 مع مقاومة معيارية . إن طريقة قياس الجهود هذه- بسبب القياسات المتعاقبة- محدودة بالاستقرار قصير المدى للمنبع.

يمكن التخلص من هذا النقص بوضع المقاومتين المراد مقارنتهما في حلقتي تيار منفصلتين تقتفي مسار track إحداهما الأخرى. يبين الشكل (2- ب) جسر مقارنة التيار، يُتَحكم بنسبة التيارين عن طريق مُقارن DC. ويمكن قياس الفرق بين القوى المحركة المغنطيسية () باستعمال مقياس تدفق مغنطيسية flux gate magnetometer؛ مما يمكن الحصول على تدفق معدوم () بوساطة دارة servo تُشغل من خرج مقياس المغنطيسية. تُضبط Np بحيث يحصل على هبوط الجهد نفسه عبر كلٍ من المقاومتين Rs وRp (الكاشف D متوازن). أخيراً إذا توازن التدفق والجهد في الوقت نفسه فعندئذٍ يكون.

خالد المصري

التصنيف : الكهرباء والمغنطيسية

النوع : الكهرباء والمغنطيسية

المجلد: المجلد الرابع

رقم الصفحة ضمن المجلد :

آخر أخبار الهيئة :

البحوث الأكثر قراءة

اصدارات الموسوعة العربية

أسماء الباحثين

هل تعلم ؟؟

• - هل تعلم أن الأبلق نوع من الفنون الهندسية التي ارتبطت بالعمارة الإسلامية في بلاد الشام ومصر خاصة، حيث يحرص المعمار على بناء مداميكه وخاصة في الواجهات

• - هل تعلم أن الإبل تستطيع البقاء على قيد الحياة حتى لو فقدت 40% من ماء جسمها ويعود ذلك لقدرتها على تغيير درجة حرارة جسمها تبعاً لتغير درجة حرارة الجو،

• - هل تعلم أن أبقراط كتب في الطب أربعة مؤلفات هي: الحكم، الأدلة، تنظيم التغذية، ورسالته في جروح الرأس. ويعود له الفضل بأنه حرر الطب من الدين والفلسفة.

• - هل تعلم أن المرجان إفراز حيواني يتكون في البحر ويتركب من مادة كربونات الكلسيوم، وهو أحمر أو شديد الحمرة وهو أجود أنواعه، ويمتاز بكبر الحجم ويسمى الش

• هل تعلم أن الأبسيد كلمة فرنسية اللفظ تم اعتمادها مصطلحاً أثرياً يستخدم في العمارة عموماً وفي العمارة الدينية الخاصة بالكنائس خصوصاً، وفي الإنكليزية أب

• - هل تعلم أن أبجر Abgar اسم معروف جيداً يعود إلى عدد من الملوك الذين حكموا مدينة إديسا (الرها) من أبجر الأول وحتى التاسع، وهم ينتسبون إلى أسرة أوسروين

• - هل تعلم أن الأبجدية الكنعانية تتألف من /22/ علامة كتابية sign تكتب منفصلة غير متصلة، وتعتمد المبدأ الأكوروفوني، حيث تقتصر القيمة الصوتية للعلامة الك

شراء النسخة الورقية