Ohm-en legea ulertzea
Aztertu ere Ohm-en legearen adibide-galderen materiala eta Ohm-en legearen galderei buruzko eztabaida.
Ia metalezko eroale guztietan, eremu elektrikoa proportzionala korronte elektrikoaren dentsitatea, non eremu elektrikoaren eta korronte elektrikoaren dentsitatearen arteko erlazioa konstantea den. Matematikoki ekuazioaren bidez adierazten da:
ρ = E / J
Deskribapena: E = eremu elektrikoa, ρ = erresistentzia, J = korronte elektrikoaren dentsitatea.
ρ proportzionaltasun-konstanteari erresistentzia espezifikoa edo erresistentzia deritzo , zeinaren balioa konstantea den eta korronte elektrikoa sortzen duen eremu elektrikoaren menpe ez dagoen.
Eremu elektrikoa handitzen bada, korronte elektrikoaren dentsitatea ere handitzen da, alderantziz, eremu elektrikoa gutxitzen bada, korronte elektrikoaren dentsitatea ere gutxitzen da, beraz, eremu elektrikoaren eta korronte elektrikoaren dentsitatearen arteko erlazioa konstantea da. Hau Ohm-en legearen adierazpen bat da . Beraz, goiko ekuazioak Ohm-en legea azaltzen du soilik ρ konstantea eta eremu elektrikoarekiko independentea denean. Ohm-en legea ez da aplikatzen ρ-ren balioa aldatzen bada eremu elektrikoa aldatzen denean.
Hala ere, errazagoa da potentzial elektrikoa (V) neurtzea eremu elektrikoa (E) baino, eta errazagoa da korronte elektrikoa (I) neurtzea korronte elektrikoaren dentsitatea (J) baino. Beraz, eremu elektrikoaren , korronte elektrikoaren dentsitatearen eta erresistentziaren (ρ) arabera adierazteaz gain, Ohm-en legea potentzial elektrikoaren , korronte elektrikoaren eta erresistentzia elektrikoaren (R) arabera ere adierazten da .
Lehenik eta behin, kontsidera dezagun luzera (l), zeharkako sekzio-azalera (A) eta hari-eroale bat, kablearen bi muturren artean potentzial elektriko-diferentzia (V) bat dagoena. Eremu elektrikoa homogeneoa bada, hau da, berdina bada lerro osoan, orduan eremu elektrikoaren eta potentzial elektriko-diferentziaren arteko erlazioa V = E s ekuazioan adierazten da ( ekuazio hau potentzial elektrikoaren materialean aztertu da ). Korronte elektrikoaren dentsitatea homogeneoa bada, hau da, berdina bada lerro osoan, orduan korronte elektrikoaren dentsitatearen eta korronte elektrikoaren arteko erlazioa I = JA ekuazioan adierazten da ( ekuazio hau korronte elektrikoaren materialean aztertu da ).
Potentzial elektrikoaren (V), korronte elektrikoaren (I) eta erresistentzia elektrikoaren (R) arteko erlazioa adierazten duen ekuazio bat lortzeko , ordezkatu E eta J erresistentzia-ekuazioan potentzial elektrikoaren ekuazioan E-rekin eta korronte elektrikoaren ekuazioan J-rekin:
Ekuazio honek eroale bateko potentzial elektrikoaren (V), korronte elektrikoaren (I) eta erresistentzia elektrikoaren (R) arteko erlazioa azaltzen du. Ekuazio honetan oinarrituta, esan daiteke eroale bateko erresistentzia elektrikoa eroaleko potentzial elektrikoaren diferentziaren eta korronte elektrikoaren arteko erlazioa dela.
Ohm-en legeak dio potentzial elektrikoaren diferentziaren eta korronte elektrikoaren arteko erlazioa konstantea dela. Beste era batera esanda, ekuazio honek Ohm-en legea azaltzen du erresistentzia elektrikoa (R) konstantea denean bakarrik. Ohm-en legea ez da aplikatzen erresistentzia elektrikoa konstantea ez bada, hau da, aldatzen bada.
Goiko ekuazioaren deribazioan, eroale baten erresistentzia elektrikoa (R) erresistentzia espezifikoarekin (ρ), eroalearen luzerarekin (l) eta eroalearen zeharkako sekzioaren azalerarekin (A) ere erlazionatuta dago. Matematikoki, hau ekuazio honetan adierazten da:
Ekuazio hau xehetasun gehiagorekin aztertzen da erresistentzia elektrikoari buruzko artikuluan.
Ohm-en legearen formula
Ohm-en legea bi ekuazioren bidez azaltzen da, hain zuzen ere, ρ = E/J eta R = V/I. Kontuan izan behar da bi ekuazio hauek Ohm-en legearen ekuazioak direla ρ konstantea denean eta R konstantea denean bakarrik. Eroale baten ρ eta R aldatzen badira, bi ekuazio hauek ez dute Ohm-en legea azaltzen, baina ρ = E/J-k eroale baten erresistentzia espezifikoa azaltzen du eta R = V/I-k eroale baten erresistentzia elektrikoa .
ρ = E/J ekuazioa E = ρ J bezala idatz daiteke. ρ konstantea denean, E zuzenean proportzionala da J-rekin, hau da, E handitzen bada J handitzen da edo E txikitzen bada J txikitzen da.
Era berean, R = V/I ekuazioa V = I R bezala idatz daiteke. R konstantea denean, V zuzenean proportzionala da I-rekin, hau da, V handitzen bada, I handitzen da, edo V txikitzen bada, I txikitzen da.
Ohm-en legea betetzen duten materialei material ohmikoak deitzen zaie, eta Ohm-en legea betetzen ez dutenei, berriz, ez-ohmikoak. Ia eroale metaliko guztiak ohmikoak dira, eta beste material asko, berriz, ez-ohmikoak.
Material ez-ohmikoetan, erresistentzia elektrikoa ez da konstantea, baizik eta korrontearen eta potentzial-diferentziaren arabera aldatzen da. Horrek esan nahi du korrontea aldatzen bada, materialaren erresistentzia ere aldatzen dela, eta era berean, tentsioa aldatzen bada, materialaren erresistentzia ere aldatzen dela. Erresistentzia elektrikoa aldatu egiten denez, material ez-ohmikoetan, tentsioa (V) ez da zuzenean proportzionala korrontearekiko (I).
V, I eta R grafikoak
Material erresistenteetan, V eta I arteko erlazioa konstantea da, lerro zuzen batez irudikatuta. Material erresistenteen adibideak eroale metalikoak dira. Bitartean, material ez-erresistenteetan, V eta I arteko erlazioa ez da konstantea, lerro kurbatu batez irudikatuta. Material ez-erresistenteen adibideak diodo erdieroaleak eta transistoreak dira.
Ohm-en legea material ohmikoei bakarrik aplikatzen zaie eta ez material guztiei, beraz, ez da zuzena Newton-en legeak edo fisikaren beste lege batzuk bezalako lege bat deitzea. Fisikaren legeak objektu guztiei aplikatzen zaizkie, ez objektu batzuei bakarrik. Hala ere, Ohm-en legea erabiltzea ohiko praktika bihurtu da, beraz, oraindik ere Ohm-en legea deitzen zaio, betiere gogoratzen bada Ohm-en legea objektu ohmikoei bakarrik aplikatzen zaiela. Ohm-en legeaz gain, ohiko ideia oker baten beste adibide bat gas idealen legea edo Hooke-ren legea erabiltzea da.
