ઓહ્મનો નિયમ

ઓહ્મના નિયમને સમજવું

ઓહ્મના નિયમના ઉદાહરણ પ્રશ્નો અને ઓહ્મના નિયમના પ્રશ્નોની ચર્ચા પરની સામગ્રીનો પણ અભ્યાસ કરો .

લગભગ બધા જ ધાતુ વાહકોમાં, વિદ્યુત ક્ષેત્ર પ્રમાણસર વિદ્યુત પ્રવાહ ઘનતા, જ્યાં વિદ્યુત ક્ષેત્ર અને વિદ્યુત પ્રવાહ ઘનતાનો ગુણોત્તર અચળ હોય છે. સમીકરણ દ્વારા ગાણિતિક રીતે વ્યક્ત કરવામાં આવે છે:
ρ = ઇ / જે
વર્ણન: E = વિદ્યુત ક્ષેત્ર, ρ = પ્રતિકારકતા, J = વિદ્યુત પ્રવાહ ઘનતા.

પ્રમાણસરતા સ્થિરાંક ρ ને ચોક્કસ પ્રતિકાર અથવા પ્રતિકારકતા કહેવામાં આવે છે, જેનું મૂલ્ય સ્થિર હોય છે અને તે ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ ઉત્પન્ન કરતા ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર પર આધારિત નથી.

જો વિદ્યુત ક્ષેત્ર વધે છે, તો વિદ્યુત પ્રવાહની ઘનતા પણ વધે છે, તેનાથી વિપરીત, જો વિદ્યુત ક્ષેત્ર ઘટે છે, તો વિદ્યુત પ્રવાહની ઘનતા પણ ઘટે છે, જેથી વિદ્યુત ક્ષેત્ર અને વિદ્યુત પ્રવાહની ઘનતાનો ગુણોત્તર અચળ રહે છે. આ ઓહ્મના નિયમનું વિધાન છે . તેથી ઉપરોક્ત સમીકરણ ઓહ્મના નિયમને ફક્ત ત્યારે જ સમજાવે છે જ્યારે ρ અચળ હોય અને વિદ્યુત ક્ષેત્રથી સ્વતંત્ર હોય. જો વિદ્યુત ક્ષેત્ર બદલાય ત્યારે ρ નું મૂલ્ય બદલાય તો ઓહ્મનો નિયમ લાગુ પડતો નથી.

જોકે, વિદ્યુત ક્ષેત્ર (E) કરતાં વિદ્યુત સ્થિતિમાન (V) માપવાનું સરળ છે, અને વિદ્યુત પ્રવાહ ઘનતા (J) કરતાં વિદ્યુત પ્રવાહ (I) માપવાનું પણ સરળ છે. તેથી, વિદ્યુત ક્ષેત્ર , વિદ્યુત પ્રવાહ ઘનતા અને પ્રતિકારકતા (ρ) ના સંદર્ભમાં વ્યક્ત થવા ઉપરાંત, ઓહ્મનો નિયમ વિદ્યુત સ્થિતિમાન , વિદ્યુત પ્રવાહ અને વિદ્યુત પ્રતિકાર (R) ના સંદર્ભમાં પણ વ્યક્ત થાય છે.

સૌપ્રથમ, એક વાયર કંડક્ટરનો વિચાર કરો જેની લંબાઈ (l), ક્રોસ-સેક્શનલ એરિયા (A) હોય અને વાયરના બે છેડા વચ્ચે ઇલેક્ટ્રિક પોટેન્શિયલ તફાવત (V) હોય. જો ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ એકરૂપ હોય, એટલે કે સમગ્રમાં સમાન હોય, તો ઇલેક્ટ્રિક ફિલ્ડ અને ઇલેક્ટ્રિક પોટેન્શિયલ તફાવત વચ્ચેનો સંબંધ સમીકરણ V = E s માં વ્યક્ત થાય છે ( આ સમીકરણની ચર્ચા ઇલેક્ટ્રિક પોટેન્શિયલ સામગ્રીમાં કરવામાં આવી છે ). જો ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહની ઘનતા એકરૂપ હોય, એટલે કે સમગ્રમાં સમાન હોય, તો ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહની ઘનતા અને ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ વચ્ચેનો સંબંધ સમીકરણ I = JA માં વ્યક્ત થાય છે ( આ સમીકરણ ઇલેક્ટ્રિક પ્રવાહ સામગ્રીમાં ચર્ચા કરવામાં આવી છે ).

વિદ્યુત સંભવિત (V), વિદ્યુત પ્રવાહ (I) અને વિદ્યુત પ્રતિકાર (R) વચ્ચેનો સંબંધ દર્શાવતું સમીકરણ મેળવવા માટે , પ્રતિકાર સમીકરણમાં E અને J ને વિદ્યુત સંભવિત સમીકરણમાં E અને વિદ્યુત પ્રવાહ સમીકરણમાં J થી બદલો:

આ સમીકરણ વાહકમાં વિદ્યુત સ્થિતિમાન (V), વિદ્યુત પ્રવાહ (I) અને વિદ્યુત પ્રતિકાર (R) વચ્ચેના સંબંધને સમજાવે છે. આ સમીકરણના આધારે, એવું કહી શકાય કે વાહકમાં વિદ્યુત પ્રતિકાર એ વાહકમાં વિદ્યુત પ્રવાહ સાથે વિદ્યુત સ્થિતિમાન તફાવતનો ગુણોત્તર છે.

ઓહ્મનો નિયમ જણાવે છે કે વિદ્યુત સંભવિત તફાવત અને વિદ્યુત પ્રવાહનો ગુણોત્તર એક અચળ છે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, આ સમીકરણ ઓહ્મના નિયમને ફક્ત ત્યારે જ સમજાવે છે જ્યારે વિદ્યુત પ્રતિકાર (R) અચળ હોય. જો વિદ્યુત પ્રતિકાર અચળ ન હોય, એટલે કે, તે બદલાય તો ઓહ્મનો નિયમ લાગુ પડતો નથી.

ઉપરોક્ત સમીકરણના વ્યુત્પત્તિમાં, વાહકનો વિદ્યુત પ્રતિકાર (R) ચોક્કસ પ્રતિકાર (ρ), વાહકની લંબાઈ (l) અને વાહકના ક્રોસ-સેક્શનલ ક્ષેત્ર (A) સાથે પણ સંબંધિત છે. ગાણિતિક રીતે, આ સમીકરણમાં વ્યક્ત થાય છે:

વિદ્યુત પ્રતિકાર પરના લેખમાં આ સમીકરણની વધુ વિગતવાર ચર્ચા કરવામાં આવી છે.

ઓહ્મના નિયમનું સૂત્ર

ઓહ્મનો નિયમ બે સમીકરણો દ્વારા સમજાવવામાં આવે છે, જેમ કે ρ = E/J અને R = V/I. એ નોંધવું જોઈએ કે આ બે સમીકરણો ઓહ્મના નિયમ સમીકરણો છે જ્યારે ρ અચળ હોય અને R અચળ હોય. જો વાહકનો ρ અને R બદલાય છે, તો આ બે સમીકરણો ઓહ્મના નિયમને સમજાવતા નથી, પરંતુ ρ = E/J વાહકના ચોક્કસ પ્રતિકારને સમજાવે છે અને R = V/I વાહકના વિદ્યુત પ્રતિકારને સમજાવે છે.

સમીકરણ ρ = E/J ને E = ρ J તરીકે લખી શકાય છે. જ્યારે ρ અચળ હોય છે ત્યારે E એ J ના સીધા પ્રમાણસર હોય છે, એટલે કે જો E વધે છે તો J વધે છે અથવા જો E ઘટે છે તો J ઘટે છે.
તેવી જ રીતે, R = V/I સમીકરણને V = I R તરીકે લખી શકાય છે. જ્યારે R અચળ હોય છે, ત્યારે V એ I ના સીધા પ્રમાણસર હોય છે, એટલે કે જો V વધે છે, તો I વધે છે, અથવા જો V ઘટે છે, તો I ઘટે છે.

જે પદાર્થો ઓહ્મના નિયમનું પાલન કરે છે તેમને ઓહ્મિક કહેવામાં આવે છે, જ્યારે જે પદાર્થો ઓહ્મના નિયમનું પાલન કરતા નથી તેમને નોનઓહ્મિક કહેવામાં આવે છે. લગભગ બધા ધાતુ વાહક ઓહ્મિક હોય છે, જ્યારે અન્ય ઘણા પદાર્થો નોનઓહ્મિક હોય છે.

ઓહ્મિક ન હોય તેવા પદાર્થોમાં, વિદ્યુત પ્રતિકાર સ્થિર હોતો નથી, પરંતુ વર્તમાન અને સંભવિત તફાવતના આધારે બદલાય છે. આનો અર્થ એ થાય કે જો વર્તમાન બદલાય છે, તો સામગ્રીનો પ્રતિકાર પણ બદલાય છે, અને તેવી જ રીતે, જો વોલ્ટેજ બદલાય છે, તો સામગ્રીનો પ્રતિકાર પણ બદલાય છે. કારણ કે વિદ્યુત પ્રતિકાર બદલાય છે, બિન-ઓહ્મિક ન હોય તેવા પદાર્થોમાં, વોલ્ટેજ (V) વર્તમાન (I) ના સીધા પ્રમાણસર નથી.

V, I અને R ગ્રાફ

ઓહ્મિક પદાર્થોમાં, V અને I નો ગુણોત્તર અચળ હોય છે, જે સીધી રેખા દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે. ઓહ્મિક પદાર્થોના ઉદાહરણો ધાતુ વાહક છે. દરમિયાન, નોનઓહ્મિક પદાર્થોમાં, V અને I નો ગુણોત્તર અચળ નથી, જે વક્ર રેખા દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે. નોનઓહ્મિક પદાર્થોના ઉદાહરણો સેમિકન્ડક્ટર ડાયોડ અને ટ્રાન્ઝિસ્ટર છે.

ઓહ્મનો નિયમ ફક્ત ઓહ્મ પદાર્થો પર લાગુ પડે છે અને બધા પદાર્થો પર નહીં, તેથી તેને ન્યૂટનના નિયમો અથવા ભૌતિકશાસ્ત્રના અન્ય નિયમો જેવો નિયમ કહેવું ખોટું છે. ભૌતિકશાસ્ત્રના નિયમો ખરેખર બધી વસ્તુઓ પર લાગુ પડે છે, ફક્ત અમુક પદાર્થો પર જ નહીં. જોકે, ઓહ્મના નિયમનો ઉપયોગ એક સામાન્ય પ્રથા બની ગઈ છે, તેથી તેને હજુ પણ ઓહ્મનો નિયમ કહેવામાં આવે છે, જ્યાં સુધી તે યાદ રાખવામાં આવે કે ઓહ્મનો નિયમ ફક્ત ઓહ્મ પદાર્થો પર જ લાગુ પડે છે. ઓહ્મના નિયમ ઉપરાંત, એક સામાન્ય ગેરસમજનું બીજું ઉદાહરણ આદર્શ વાયુ નિયમ અથવા હૂકના નિયમનો ઉપયોગ છે.