Разбиране на закона на Ом
Също така проучете материала за примерните въпроси по закона на Ом и обсъждането на въпросите по закона на Ом.
В почти всички метални проводници, електрическо поле себандинг с плътност на електрическия ток, където съотношението на електрическото поле към плътността на електрическия ток е постоянно. Математически изразено чрез уравнението:
ρ = E / J
Описание: E = електрическо поле, ρ = съпротивление, J = плътност на електрическия ток.
Константата на пропорционалност ρ се нарича специфично съпротивление или резистивност, чиято стойност е постоянна и не зависи от електрическото поле, което произвежда електрическия ток.
Ако електрическото поле се увеличи, плътността на електрическия ток също се увеличава, и обратно, ако електрическото поле намалее, плътността на електрическия ток също намалява, така че съотношението на електрическото поле към плътността на електрическия ток е постоянно. Това е формулировка на закона на Ом . Така че горното уравнение обяснява закона на Ом само когато ρ е постоянно и независимо от електрическото поле. Законът на Ом не важи, ако стойността на ρ се променя, когато електрическото поле се промени.
Въпреки това, по-лесно е да се измери електрическият потенциал (V), отколкото електрическото поле (E), а също така е по-лесно да се измери електрическият ток (I), отколкото плътността на електрическия ток (J). Следователно, освен че се изразява чрез електрическо поле , плътност на електрическия ток и съпротивление (ρ), законът на Ом се изразява и чрез електрически потенциал , електрически ток и електрическо съпротивление (R).
Първо, разгледайте проводник с дължина (l), площ на напречното сечение (A) и електрическа потенциална разлика (V) между двата края на проводника. Ако електрическото поле е хомогенно, т.е. еднакво навсякъде, тогава връзката между електрическото поле и електрическата потенциална разлика се изразява в уравнението V = E s ( това уравнение е обсъдено в материала за електрическия потенциал ). Ако плътността на електрическия ток е хомогенна, т.е. еднаква навсякъде, тогава връзката между плътността на електрическия ток и електрическия ток се изразява в уравнението I = JA ( това уравнение е обсъдено в материала за електрическия ток ).
За да получите уравнение, което изразява връзката между електрическия потенциал (V), електрическия ток (I) и електрическото съпротивление (R), заменете E и J в уравнението за съпротивление с E в уравнението за електрическия потенциал и J в уравнението за електрическия ток:
Това е уравнение, което обяснява връзката между електрическия потенциал (V), електрическия ток (I) и електрическото съпротивление (R) в проводник. Въз основа на това уравнение може да се твърди, че електрическото съпротивление в проводник е съотношението на електрическата потенциална разлика към електрическия ток в проводника.
Законът на Ом гласи, че съотношението на електрическата потенциална разлика към електрическия ток е константа. С други думи, това уравнение обяснява закона на Ом само когато електрическото съпротивление (R) е постоянно. Законът на Ом не важи, ако електрическото съпротивление не е постоянно, т.е. то варира.
При извеждането на горното уравнение, електрическото съпротивление (R) на проводника е свързано също със специфичното съпротивление (ρ), дължината на проводника (l) и площта на напречното сечение (A) на проводника. Математически това се изразява в уравнението:
Това уравнение е разгледано по-подробно в статията за електрическото съпротивление.
Формула на закона на Ом
Законът на Ом се обяснява с две уравнения, а именно ρ = E/J и R = V/I. Трябва да се отбележи, че тези две уравнения са уравнения на закона на Ом само когато ρ е постоянно и R е постоянно. Ако ρ и R на проводник се променят, тези две уравнения не обясняват закона на Ом, но ρ = E/J обяснява специфичното съпротивление на проводника, а R = V/I обяснява електрическото съпротивление на проводника.
Уравнението ρ = E/J може да се запише като E = ρ J. Когато ρ е постоянно, тогава E е право пропорционално на J, което означава, че ако E се увеличава, тогава J се увеличава или ако E намалява, тогава J намалява.
По подобен начин, уравнението R = V/I може да се запише като V = I R. Когато R е константа, V е право пропорционално на I, което означава, че ако V се увеличава, I се увеличава или ако V намалява, I намалява.
Материалите, които се подчиняват на закона на Ом, се наричат омични, докато материалите, които не се подчиняват на закона на Ом, се наричат неомични. Почти всички метални проводници са омични, докато много други материали са неомични.
В неомичните материали електрическото съпротивление не е постоянно, а варира в зависимост от тока и потенциалната разлика. Това означава, че ако токът се промени, съпротивлението на материала също се променя и по подобен начин, ако напрежението се промени, съпротивлението на материала също се променя. Тъй като електрическото съпротивление варира, в неомичните материали напрежението (V) не е право пропорционално на тока (I).
V, I и R графики
В омичните материали съотношението V към I е постоянно и е представено с права линия. Примери за омически материали са металните проводници. В неомичните материали съотношението V към I не е постоянно и е представено с извита линия. Примери за неомични материали са полупроводникови диоди и транзистори.
Законът на Ом се отнася само за омически материали, а не за всички материали, така че е неправилно да се нарича закон като законите на Нютон или други закони на физиката. Законите на физиката всъщност се отнасят за всички обекти, не само за определени обекти. Използването на закона на Ом обаче се е превърнало в обичайна практика, така че той все още се нарича закон на Ом, стига да се помни, че законът на Ом се отнася само за омически обекти. Освен закона на Ом, друг пример за често срещано погрешно схващане е използването на закона за идеалния газ или закона на Хук.
