Օմի օրենքը

Օմի օրենքի հասկացումը

Ուսումնասիրեք նաև Օմի օրենքի օրինակելի հարցերի և Օմի օրենքի հարցերի քննարկման վերաբերյալ նյութը ։

Գրեթե բոլոր մետաղական հաղորդիչներում, էլեկտրական դաշտ համեմատական էլեկտրական հոսանքի խտություն, որտեղ էլեկտրական դաշտի և էլեկտրական հոսանքի խտության հարաբերակցությունը հաստատուն է։ Մաթեմատիկորեն արտահայտվում է հավասարմամբ՝
ρ = E / J
Նկարագրություն՝ E = էլեկտրական դաշտ, ρ = դիմադրություն, J = էլեկտրական հոսանքի խտություն։

Համաչափության հաստատուն ρ-ն կոչվում է տեսակարար դիմադրություն կամ դիմադրողականություն, որի արժեքը հաստատուն է և կախված չէ էլեկտրական հոսանքն առաջացնող էլեկտրական դաշտից։

Եթե ​​էլեկտրական դաշտը մեծանում է, էլեկտրական հոսանքի խտությունը նույնպես մեծանում է, և հակառակը, եթե էլեկտրական դաշտը փոքրանում է, էլեկտրական հոսանքի խտությունը նույնպես փոքրանում է, այնպես որ էլեկտրական դաշտի և էլեկտրական հոսանքի խտության հարաբերությունը մնում է հաստատուն։ Սա Օմի օրենքի ձևակերպում է։ Այսպիսով, վերը նշված հավասարումը բացատրում է Օմի օրենքը միայն այն դեպքում, երբ ρ-ն հաստատուն է և անկախ է էլեկտրական դաշտից։ Օմի օրենքը չի կիրառվում, եթե ρ-ի արժեքը փոխվում է էլեկտրական դաշտի փոփոխության ժամանակ։

Սակայն, էլեկտրական պոտենցիալը (V) չափելն ավելի հեշտ է, քան էլեկտրական դաշտը (E), և էլեկտրական հոսանքը (I) չափելն ավելի հեշտ է, քան էլեկտրական հոսանքի խտությունը (J): Հետևաբար, էլեկտրական դաշտի , էլեկտրական հոսանքի խտության և դիմադրության (ρ) միջոցով արտահայտվելուց բացի, Օմի օրենքը արտահայտվում է նաև էլեկտրական պոտենցիալի , էլեկտրական հոսանքի և էլեկտրական դիմադրության (R) միջոցով:

Նախ, դիտարկենք մետաղալար, որն ունի երկարություն (l), լայնական հատույթի մակերես (A) և մետաղալարի երկու ծայրերի միջև կա էլեկտրական պոտենցիալների տարբերություն (V): Եթե էլեկտրական դաշտը համասեռ է, այսինքն՝ ամբողջ երկայնքով նույնն է, ապա էլեկտրական դաշտի և էլեկտրական պոտենցիալների տարբերության միջև կապը արտահայտվում է V = Es հավասարմամբ ( այս հավասարումը քննարկվել է էլեկտրական պոտենցիալների մասին նյութում ): Եթե էլեկտրական հոսանքի խտությունը համասեռ է, այսինքն՝ ամբողջ երկայնքով նույնն է, ապա էլեկտրական հոսանքի խտության և էլեկտրական հոսանքի միջև կապը արտահայտվում է I = JA հավասարմամբ ( այս հավասարումը քննարկվել է էլեկտրական հոսանքի մասին նյութում ):

Էլեկտրական պոտենցիալի (V), էլեկտրական հոսանքի (I) և էլեկտրական դիմադրության (R) միջև եղած կապը ներկայացնող հավասարում ստանալու համար դիմադրության հավասարման մեջ E-ն և J-ն փոխարինեք էլեկտրական պոտենցիալի հավասարման մեջ E-ով և էլեկտրական հոսանքի հավասարման մեջ J-ով։

Սա հավասարում է, որը բացատրում է հաղորդչի էլեկտրական պոտենցիալի (V), էլեկտրական հոսանքի (I) և էլեկտրական դիմադրության (R) միջև եղած կապը։ Այս հավասարման հիման վրա կարելի է ասել, որ հաղորդչի էլեկտրական դիմադրությունը էլեկտրական պոտենցիալների տարբերության և հաղորդչի էլեկտրական հոսանքի հարաբերությունն է։

Օմի օրենքը նշում է, որ էլեկտրական պոտենցիալների տարբերության և էլեկտրական հոսանքի հարաբերակցությունը հաստատուն է։ Այլ կերպ ասած, այս հավասարումը բացատրում է Օմի օրենքը միայն այն դեպքում, երբ էլեկտրական դիմադրությունը (R) հաստատուն է։ Օմի օրենքը չի կիրառվում, եթե էլեկտրական դիմադրությունը հաստատուն չէ, այսինքն՝ այն փոփոխվում է։

Վերոնշյալ հավասարման ստացման մեջ հաղորդչի էլեկտրական դիմադրությունը (R) կապված է նաև տեսակարար դիմադրության (ρ), հաղորդչի երկարության (l) և հաղորդչի լայնական հատույթի մակերեսի (A) հետ։ Մաթեմատիկորեն սա արտահայտվում է հավասարման մեջ՝

Այս հավասարումն ավելի մանրամասն քննարկվում է էլեկտրական դիմադրության մասին հոդվածում ։

Օմի օրենքի բանաձևը

Օհմի օրենքը բացատրվում է երկու հավասարումներով՝ ρ = E/J և R = V/I: Պետք է նշել, որ այս երկու հավասարումները Օհմի օրենքի հավասարումներ են միայն այն դեպքում, երբ ρ-ն հաստատուն է, իսկ R-ը՝ հաստատուն: Եթե հաղորդչի ρ-ն և R-ը փոխվում են, այս երկու հավասարումները չեն բացատրում Օհմի օրենքը, բայց ρ = E/J-ն բացատրում է հաղորդչի տեսակարար դիմադրությունը , իսկ R = V/I-ն՝ հաղորդչի էլեկտրական դիմադրությունը :

ρ = E/J հավասարումը կարելի է գրել որպես E = ρJ: Երբ ρ-ն հաստատուն է, ապա E-ն ուղիղ համեմատական ​​է J-ին, ինչը նշանակում է, որ եթե E-ն մեծանում է, ապա J-ն մեծանում է, կամ եթե E-ն փոքրանում է, ապա J-ն փոքրանում է:
Նմանապես, R = V/I հավասարումը կարելի է գրել որպես V = I/R: Երբ R-ը հաստատուն է, V-ն ուղիղ համեմատական ​​է I-ին, ինչը նշանակում է, որ եթե V-ն մեծանում է, I-ն մեծանում է, կամ եթե V-ն փոքրանում է, I-ն փոքրանում է:

Օմի օրենքին ենթարկվող նյութերը կոչվում են օմական, մինչդեռ այն նյութերը, որոնք չեն ենթարկվում Օմի օրենքին, կոչվում են ոչ օմական։ Գրեթե բոլոր մետաղական հաղորդիչները օմական են, մինչդեռ շատ այլ նյութեր ոչ օմական են։

Ոչ օհմիկ նյութերում էլեկտրական դիմադրությունը հաստատուն չէ, այլ տատանվում է՝ կախված հոսանքի ուժից և պոտենցիալների տարբերությունից։ Սա նշանակում է, որ եթե հոսանքը փոխվում է, նյութի դիմադրությունը նույնպես փոխվում է, և նմանապես, եթե լարումը փոխվում է, նյութի դիմադրությունը նույնպես փոխվում է։ Քանի որ էլեկտրական դիմադրությունը տատանվում է, ոչ օհմիկ նյութերում լարումը (V) ուղիղ համեմատական ​​չէ հոսանքին (I)։

V, I և R գրաֆիկները

Օմիկ նյութերում V-ի և I-ի հարաբերակցությունը հաստատուն է, որը ներկայացված է ուղիղ գծով: Օմիկ նյութերի օրինակներ են մետաղական հաղորդիչները: Մինչդեռ, ոչ օմիկ նյութերում V-ի և I-ի հարաբերակցությունը հաստատուն չէ, որը ներկայացված է կոր գծով: Ոչ օմիկ նյութերի օրինակներ են կիսահաղորդչային դիոդները և տրանզիստորները:

Օմի օրենքը վերաբերում է միայն օմական նյութերի և ոչ թե բոլոր նյութերի, ուստի սխալ է այն անվանել օրենք, ինչպես Նյուտոնի օրենքները կամ ֆիզիկայի այլ օրենքները: Ֆիզիկայի օրենքները իրականում վերաբերում են բոլոր մարմիններին, այլ ոչ թե միայն որոշակի մարմինների: Այնուամենայնիվ, Օմի օրենքի կիրառումը դարձել է տարածված պրակտիկա, ուստի այն դեռևս կոչվում է Օմի օրենք, քանի դեռ հիշվում է, որ Օմի օրենքը վերաբերում է միայն օմական մարմիններին: Օմի օրենքից բացի, տարածված սխալ պատկերացման մեկ այլ օրինակ է իդեալական գազի օրենքի կամ Հուկի օրենքի կիրառումը: