Verstaan Ohm se Wet
Bestudeer ook die materiaal oor voorbeeldvrae oor Ohm se wet en bespreking van vrae oor Ohm se wet.
In byna alle metaalgeleiers, elektriese veld proporsioneel tot elektriese stroomdigtheid, waar die verhouding van die elektriese veld tot die elektriese stroomdigtheid konstant is. Wiskundig uitgedruk deur die vergelyking:
ρ = E / J
Beskrywing: E = elektriese veld, ρ = weerstand, J = elektriese stroomdigtheid.
Die proporsionaliteitskonstante ρ word die spesifieke weerstand of weerstand genoem, waarvan die waarde konstant is en nie afhang van die elektriese veld wat die elektriese stroom produseer nie.
As die elektriese veld toeneem, neem die elektriese stroomdigtheid ook toe, omgekeerd, as die elektriese veld afneem, neem die elektriese stroomdigtheid ook af, sodat die verhouding van die elektriese veld tot die elektriese stroomdigtheid konstant is. Dit is 'n stelling van Ohm se wet . Die vergelyking hierbo verduidelik dus Ohm se wet slegs wanneer ρ konstant en onafhanklik van die elektriese veld is. Ohm se wet is nie van toepassing as die waarde van ρ verander wanneer die elektriese veld verander nie.
Dit is egter makliker om elektriese potensiaal (V) te meet as elektriese veld (E), en dit is ook makliker om elektriese stroom (I) te meet as elektriese stroomdigtheid (J). Daarom, benewens uitdrukking in terme van elektriese veld , elektriese stroomdigtheid en weerstand (ρ), word Ohm se wet ook uitgedruk in terme van elektriese potensiaal , elektriese stroom en elektriese weerstand (R).
Beskou eers 'n draadgeleier met 'n lengte (l), 'n deursnee-area (A) en 'n elektriese potensiaalverskil (V) tussen die twee punte van die draad. As die elektriese veld homogeen is, oftewel deurgaans dieselfde, dan word die verhouding tussen die elektriese veld en die elektriese potensiaalverskil uitgedruk in die vergelyking V = Es ( hierdie vergelyking is al in die elektriese potensiaalmateriaal bespreek ). As die elektriese stroomdigtheid homogeen is, oftewel deurgaans dieselfde, dan word die verhouding tussen die elektriese stroomdigtheid en die elektriese stroom uitgedruk in die vergelyking I = Ja ( hierdie vergelyking is al in die elektriese stroommateriaal bespreek ).
Om 'n vergelyking te verkry wat die verband tussen elektriese potensiaal (V), elektriese stroom (I) en elektriese weerstand (R) aandui, vervang E en J in die weerstandsvergelyking met E in die elektriese potensiaalvergelyking en J in die elektriese stroomvergelyking:
Hierdie vergelyking verduidelik die verband tussen elektriese potensiaal (V), elektriese stroom (I) en elektriese weerstand (R) in 'n geleier. Gebaseer op hierdie vergelyking kan gesê word dat die elektriese weerstand in 'n geleier die verhouding is van die elektriese potensiaalverskil tot die elektriese stroom in die geleier.
Ohm se wet bepaal dat die verhouding van elektriese potensiaalverskil tot elektriese stroom 'n konstante is. Met ander woorde, hierdie vergelyking verduidelik Ohm se wet slegs wanneer elektriese weerstand (R) konstant is. Ohm se wet is nie van toepassing as elektriese weerstand nie konstant is nie, d.w.s. dit varieer.
In die afleiding van die bostaande vergelyking hou die elektriese weerstand (R) van 'n geleier ook verband met die spesifieke weerstand (ρ), die lengte van die geleier (l) en die deursnee-area (A) van die geleier. Wiskundig word dit in die vergelyking uitgedruk:
Hierdie vergelyking word in meer besonderhede bespreek in die artikel oor elektriese weerstand.
Ohm se Wet Formule
Ohm se wet word deur twee vergelykings verduidelik, naamlik ρ = E/J en R = V/I. Daar moet kennis geneem word dat hierdie twee vergelykings slegs Ohm se wetvergelykings is wanneer ρ konstant is en R konstant is. As ρ en R van 'n geleier verander, verduidelik hierdie twee vergelykings nie Ohm se wet nie, maar ρ = E/J verduidelik die spesifieke weerstand van 'n geleier en R = V/I verduidelik die elektriese weerstand van 'n geleier.
Die vergelyking ρ = E/J kan geskryf word as E = ρ J. Wanneer ρ konstant is, dan is E direk eweredig aan J, wat beteken dat as E toeneem, dan neem J toe of as E afneem, dan neem J af.
Net so kan die vergelyking R = V/I geskryf word as V = I R. Wanneer R konstant is, is V direk eweredig aan I, wat beteken dat as V toeneem, I toeneem, of as V afneem, I afneem.
Materiale wat Ohm se wet gehoorsaam, word ohmies genoem, terwyl materiale wat nie Ohm se wet gehoorsaam nie, nie-ohmies genoem word. Byna alle metaalgeleiers is ohmies, terwyl baie ander materiale nie-ohmies is.
In nie-ohmiese materiale is elektriese weerstand nie konstant nie, maar wissel na gelang van die stroom en potensiaalverskil. Dit beteken dat as die stroom verander, die materiaal se weerstand ook verander, en net so, as die spanning verander, verander die materiaal se weerstand ook. Omdat elektriese weerstand wissel, is die spanning (V) in nie-ohmiese materiale nie direk eweredig aan die stroom (I) nie.
V-, I- en R-grafieke
In ohmiese materiale is die verhouding van V tot I konstant, voorgestel deur 'n reguit lyn. Voorbeelde van ohmiese materiale is metaalgeleiers. Intussen, in nie-ohmiese materiale, is die verhouding van V tot I nie konstant nie, voorgestel deur 'n geboë lyn. Voorbeelde van nie-ohmiese materiale is halfgeleierdiodes en transistors.
Ohm se wet is slegs van toepassing op ohmiese materiale en nie op alle materiale nie, daarom is dit verkeerd om dit 'n wet soos Newton se wette of ander wette van fisika te noem. Die wette van fisika is eintlik van toepassing op alle voorwerpe, nie net op sekere voorwerpe nie. Die gebruik van Ohm se wet het egter 'n algemene praktyk geword, daarom word dit steeds Ohm se wet genoem, solank onthou word dat Ohm se wet slegs op ohmiese voorwerpe van toepassing is. Behalwe Ohm se wet, is nog 'n voorbeeld van 'n algemene wanopvatting die gebruik van die ideale gaswet of Hooke se wet.
