Definisie van Ohm se wet
In byna alle metaalgeleiers is die elektriese veld eweredig aan die digtheid van die elektriese stroom, waar die verhouding van die elektriese veld tot die elektriese stroomdigtheid konstant is. Wiskundig uitgedruk deur die vergelyking:
ρ = E / J
E = elektriese veld , ρ = weerstand , J = stroomdigtheid
Die konstante ρ word weerstand genoem, waarvan die waarde konstant is en nie afhanklik is van die elektriese veld wat aanleiding gee tot die elektriese stroom nie.
As die elektriese veld toeneem, neem die digtheid van die elektriese stroom ook toe, terwyl as die elektriese veld afneem, die digtheid van die elektriese stroom ook verminder word,
sodat die verhouding van die elektriese veld tot die digtheid van die elektriese stroom konstant is. Dit is Ohm se wetlike stelling. Dus, die vergelyking hierbo verduidelik Ohm se wet slegs wanneer ρ konstant is en nie van die elektriese veld afhanklik is nie. Ohm se wet is nie van toepassing as die waarde van ρ verander wanneer die elektriese veld verander nie.
Dit is egter makliker om die elektriese potensiaal (V) te meet as 'n elektriese veld (E), dus is dit ook makliker om elektriese stroom (I) te meet as die digtheid van elektriese stroom (J). Daarom, benewens die feit dat dit in die elektriese veld, die digtheid van elektriese stroom en weerstand (ρ) uitgedruk word, word Ohm se wet ook uitgedruk in elektriese potensiaal, elektriese stroom en elektriese weerstand (R).
Beskou eers 'n draadgeleier met 'n lengte (l), deursnee-area (A) en 'n elektriese potensiaalverskil (V) tussen die twee punte van die draad. As die homogene elektriese veld almal dieselfde is, word die verband tussen die elektriese veld en die elektriese potensiaalverskil uitgedruk in die vergelyking V = E s (hierdie vergelyking is al bespreek in elektriese potensiaal). As die digtheid van homogene elektriese strome dieselfde is,
dan word die verband tussen elektriese stroom en die digtheid van elektriese stroom uitgedruk in die vergelyking I = JA (hierdie vergelyking is al bespreek in die onderwerp van elektriese stroom).
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 vergelyking van weerstand, met E in die vergelyking van elektriese potensiaal en J in die vergelyking van elektriese stroom:
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 'n vergelyking is van die elektriese potensiaalverskil met die elektriese stroom in die geleier.
Ohm se wet bepaal dat die verhouding tussen die elektriese potensiaalverskil en 'n elektriese stroom konstant is. Met ander woorde, hierdie vergelyking verduidelik Ohm se wet slegs wanneer die elektriese weerstand (R) konstant is. Ohm se wet is nie van toepassing as die elektriese weerstand nie konstant is nie.
In die bostaande vergelyking het die elektriese weerstand (R) in 'n geleier ook 'n verband met die weerstand (ρ), geleierlengte (l) en dwarssnitarea (A) van die geleier. Wiskundig uitgedruk in die vergelyking:
Die vergelyking van Ohm se wet
Ohm se wet word deur twee vergelykings verduidelik, naamlik ρ = E/J en R = V/I. Daar moet onthou word dat hierdie twee vergelykings slegs vergelykings van Ohm se wet 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 weerstand van 'n tipe 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, is E 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, dan is V direk eweredig aan I, wat beteken dat as V toeneem, dan neem I toe of as V afneem, dan neem I af.
Die materiaal wat Ohm se wet gehoorsaam, word ohmies genoem, terwyl die materiaal wat nie Ohm se wet gehoorsaam nie, nie-ohmies genoem word. Byna alle metaalgeleiers is ohmies, terwyl baie ander voorwerpe nie-ohmies is.
Op nie-ohmiese voorwerpe is die elektriese weerstand nie konstant nie en hang af van die elektriese stroom en elektriese potensiaalverskil. Dit beteken dat as die elektriese stroom verander, die elektriese weerstand van die materiaal ook verander, en as die elektriese spanning verander, verander die elektriese weerstand van die materiaal ook. As gevolg van die veranderinge in die elektriese weerstand in die nie-ohmiese materie, is die elektriese spanning (V) nie direk eweredig aan die elektriese stroom (I) nie.
Grafiek V, I en R
In ohmiese materie is die verhouding V tot I konstant, wat deur 'n reguit lyn voorgestel word. 'n Voorbeeld van die ohmiese materiaal is 'n metaalgeleier. Intussen is die verhouding van V tot I in nie-ohmiese materie nie konstant nie, wat deur 'n geboë lyn voorgestel word. Voorbeelde van nie-ohmiese materiale is halfgeleierdiodes en transistors.
Ohm se wet geld slegs vir ohmiese materiale en nie vir alle materie nie, daarom is dit onvanpas om wette soos Newton se wet of ander fisiese wette te noem. Die fisiese wet geld eintlik vir alle voorwerpe, nie net vir sekere voorwerpe nie. Maar die melding van Ohm se wet het 'n gewoonte geword, daarom word dit steeds Ohm se wet genoem, mits onthou word dat Ohm se wet slegs vir ohmiese voorwerpe geld.
