قانون أوم
تحتوي الدارة الكهربائيّة البسيطة على مقاومة ومصدر جهد، قد تحتوي على مقاومة واحدة أو مجموعة من المقاومات التي يتمّ وصلها عن طريق التوالي أو التوازي، ويمكن تبسيط جميع المقاومات الموجودة لتصبح مقاومة مكافئة واحدة وتعودُ الدارة الكهربائيّة بسيطة.[١]
يُستخدم قانون أوم الذي وضعَه العالم الألمانيّ جورج أوم لحلّ مثل هذه الدارات، وينصّ القانون على أنّ: ((فرق الجهد الكهربائيّ بين أطراف الموصل يتناسبُ تناسباً طرديّاً مع شدّة التيار الذي يمرّ فيه))، وعليه فإنّ: الجهد = المقاومة × شدة التيار، أو “V=R×I”، حيث إنّ:[٢]
V: فرق الجهد على طرفيْ المقاومة ووحدته الفولت.
R: مقاومة الموصل المعدنيّ الذي يمر من خلاله التيار الكهربائيّ ووحدته أوم.
Ω،I: شدة التيّار الكهربائيّ المارّ في المقاومة ووحدته الأمبير.
يعتبرُ قانونُ أوم هو القانونُ الأساسيّ في حلّ مسائل الدوائر الكهربائيّة، ويُستعملُ حتّى مع أصعب الدوائر الكهربائية التي يمكن تبسيطها، ثمّ إيجاد التيارات فيها كما في قوانين كيرشوف.[٢]
قوانين كيرشوف
تعودُ تسمية قوانين كيرشوف إلى العالم الألمانيّ كيرشوف الذي وضعها، ويقسّم قانون كيرشوف الرئيسي إلى قانونيْن لحلّ مسائل الدوائر الكهربائيّة المعقّدة التي لا يمكنُ حلّها باستخدام قانون أوم:[٣]
القانون الأول: هو قانونُ التيّار الذي يقومُ على قانونِ حفظِ الشحنة، وينصّ القانون على أنّ عند أيّ نقطة “نود” في الدارة الكهربائيّة يكونُ مجموعُ التيارات يساوي صفراً مع الأخذِ بعيْن الاعتبار اتّجاه التيار، داخل إلى هذه النقطة أم خارج منها: فإذا كان التيار داخلاً في النقطة يعتبر سالباً، أمّا إذا كان خارجاً من النقطة يعتبر موجباً.
القانون الثاني: ويقومُ هذا القانون على قانون حفظ الطّاقة، وينصّ على أنّه في المسار المغلق؛ أي الابتداء من نقطة والعودة إليها فإنّ مجموع فرق الجهد يساوي صفراً، سواء أكان الجهد على المقاومة باستخدام قانون أوم، أو قانون القوة الدافعة الكهربائيّة، ومع الانتباه للاتّجاه الذي يسير به التيار.
كيفية حساب التيار
في الدارة الكهربائيّة المعقّدة نحدّدُ الاتجاه الذي يسيرُ به التيّار حسْب ما نريد، وعند كل كل نقطة “نود” وحسب قانون كيرشوف الأول نكتبُ معادلة للتيارات جميعها، ثمّ نأخذُ المسار المغلق من النقطة التي حدّدناها، ونكتب المعادلة الخاصّة بفرق الجهد، وذلك حسب قانون كيرشوف الثاني، فنحصل على معادلتيْن بمجهولان يمكن حلّها باستخدام الحذف والتعويض، ثم نجدُ التيارات وفرق الجهد أيضاً عبر قانون أوم، ويجب تغيير اتّجاه التيار المفروض في حالة إيجاد تيار بقيمة سالبة.[٤]