ოჰმის კანონი

ოჰმის კანონის გაგება

ასევე შეისწავლეთ მასალა ომის კანონის სამაგალითო კითხვებზე და განიხილეთ ომის კანონის საკითხები.

თითქმის ყველა ლითონის გამტარში, ელექტრული ველი პროპორციული ელექტრული დენის სიმკვრივე, სადაც ელექტრული ველის თანაფარდობა ელექტრული დენის სიმკვრივესთან მუდმივია. მათემატიკურად გამოიხატება განტოლებით:
ρ = E / J
აღწერა: E = ელექტრული ველი, ρ = წინაღობა, J = ელექტრული დენის სიმკვრივე.

პროპორციულობის მუდმივას ρ ეწოდება სპეციფიკური წინაღობა ან წინაღობა, რომლის მნიშვნელობა მუდმივია და არ არის დამოკიდებული ელექტრულ ველზე, რომელიც წარმოქმნის ელექტრულ დენს.

თუ ელექტრული ველი იზრდება, ელექტრული დენის სიმკვრივეც იზრდება, პირიქით, თუ ელექტრული ველი მცირდება, ელექტრული დენის სიმკვრივეც მცირდება, ამიტომ ელექტრული ველის თანაფარდობა ელექტრული დენის სიმკვრივესთან მუდმივია. ეს არის ომის კანონის დებულება . ამგვარად, ზემოთ მოცემული განტოლება ხსნის ომის კანონს მხოლოდ მაშინ, როდესაც ρ მუდმივია და დამოუკიდებელია ელექტრული ველისგან. ომის კანონი არ გამოიყენება, თუ ρ-ს მნიშვნელობა იცვლება ელექტრული ველის ცვლილებისას.

თუმცა, ელექტრული პოტენციალის (V) გაზომვა უფრო ადვილია, ვიდრე ელექტრული ველის (E) და ასევე უფრო ადვილია ელექტრული დენის (I) გაზომვა, ვიდრე ელექტრული დენის სიმკვრივის (J). ამიტომ, ელექტრული ველის , ელექტრული დენის სიმკვრივისა და წინაღობის (ρ) მეშვეობით გამოსახვის გარდა, ოჰმის კანონი ასევე გამოიხატება ელექტრული პოტენციალის , ელექტრული დენის და ელექტრული წინაღობის (R) მეშვეობით.

პირველ რიგში, განვიხილოთ მავთულის გამტარი, რომლის სიგრძე (l), განივი კვეთის ფართობი (A) და მავთულის ორ ბოლოს შორის ელექტრული პოტენციალის სხვაობა (V) არის. თუ ელექტრული ველი ერთგვაროვანია, ანუ მთელ სიგრძეზე ერთნაირია, მაშინ ელექტრულ ველსა და ელექტრულ პოტენციალის სხვაობას შორის დამოკიდებულება გამოიხატება განტოლებაში V = E s ( ეს განტოლება განხილულია ელექტრული პოტენციალის მასალაში ). თუ ელექტრული დენის სიმკვრივე ერთგვაროვანია, ანუ მთელ სიგრძეზე ერთნაირია, მაშინ ელექტრული დენის სიმკვრივესა და ელექტრულ დენს შორის დამოკიდებულება გამოიხატება განტოლებაში I = JA ( ეს განტოლება განხილულია ელექტრული დენის მასალაში ).

ელექტრული პოტენციალის (V), ელექტრული დენის (I) და ელექტრული წინაღობის (R) ურთიერთკავშირის ამსახველი განტოლების მისაღებად , წინააღმდეგობის განტოლებაში E და J შეცვალეთ ელექტრული პოტენციალის განტოლებაში E-თი და ელექტრული დენის განტოლებაში J-ით:

ეს არის განტოლება, რომელიც ხსნის გამტარში ელექტრულ პოტენციალს (V), ელექტრულ დენს (I) და ელექტრულ წინაღობას (R) შორის დამოკიდებულებას. ამ განტოლების საფუძველზე შეიძლება ითქვას, რომ გამტარში ელექტრული წინაღობა არის ელექტრული პოტენციალის სხვაობისა და გამტარში ელექტრული დენის თანაფარდობა.

ოჰმის კანონის თანახმად, ელექტრული პოტენციალთა სხვაობისა და ელექტრული დენის თანაფარდობა მუდმივია. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ეს განტოლება ოჰმის კანონს მხოლოდ მაშინ ხსნის, როდესაც ელექტრული წინააღმდეგობა (R) მუდმივია. ოჰმის კანონი არ გამოიყენება, თუ ელექტრული წინააღმდეგობა მუდმივი არ არის, ანუ ის იცვლება.

ზემოთ მოცემული განტოლების გამოტანისას, გამტარის ელექტრული წინაღობა (R) ასევე დაკავშირებულია კუთრი წინაღობასთან (ρ), გამტარის სიგრძესთან (l) და გამტარის განივი კვეთის ფართობთან (A). მათემატიკურად, ეს გამოიხატება განტოლებაში:

ეს განტოლება უფრო დეტალურად არის განხილული ელექტრული წინააღმდეგობის შესახებ სტატიაში.

ოჰმის კანონის ფორმულა

ოჰმის კანონი აიხსნება ორი განტოლებით, კერძოდ, ρ = E/J და R = V/I. უნდა აღინიშნოს, რომ ეს ორი განტოლება ოჰმის კანონის განტოლებებია მხოლოდ მაშინ, როდესაც ρ მუდმივია და R მუდმივია. თუ გამტარის ρ და R იცვლება, ეს ორი განტოლება არ ხსნის ოჰმის კანონს, მაგრამ ρ = E/J ხსნის გამტარის კუთრ წინაღობას , ხოლო R = V/I - გამტარის ელექტრულ წინაღობას .

განტოლება ρ = E/J შეიძლება ჩაიწეროს როგორც E = ρ J. როდესაც ρ მუდმივია, მაშინ E პირდაპირპროპორციულია J-ის, რაც ნიშნავს, რომ თუ E იზრდება, მაშინ J იზრდება ან თუ E მცირდება, მაშინ J მცირდება.
ანალოგიურად, განტოლება R = V/I შეიძლება ჩაიწეროს როგორც V = I/R. როდესაც R მუდმივია, V პირდაპირპროპორციულია I-ს, რაც ნიშნავს, რომ თუ V იზრდება, I იზრდება, ან თუ V მცირდება, I მცირდება.

მასალები, რომლებიც ემორჩილებიან ომის კანონს, ომურს უწოდებენ, ხოლო მასალები, რომლებიც არ ემორჩილებიან ომის კანონს, არაომურს უწოდებენ. თითქმის ყველა მეტალის გამტარი ომურია, მაშინ როდესაც ბევრი სხვა მასალა არაომურია.

არაომურ მასალებში ელექტრული წინააღმდეგობა მუდმივი არ არის, არამედ იცვლება დენის და პოტენციური სხვაობის მიხედვით. ეს ნიშნავს, რომ თუ დენი იცვლება, მასალის წინააღმდეგობაც იცვლება და ანალოგიურად, თუ ძაბვა იცვლება, მასალის წინააღმდეგობაც იცვლება. რადგან ელექტრული წინააღმდეგობა იცვლება, არაომურ მასალებში ძაბვა (V) დენის (I) პირდაპირპროპორციული არ არის.

V, I და R გრაფიკები

ომურ მასალებში V-სა და I-ს თანაფარდობა მუდმივია, რაც გამოისახება სწორი ხაზით. ომური მასალების მაგალითებია მეტალის გამტარები. ამასობაში, არაომურ მასალებში V-სა და I-ს თანაფარდობა არ არის მუდმივი, რაც გამოისახება მრუდი ხაზით. არაომური მასალების მაგალითებია ნახევარგამტარული დიოდები და ტრანზისტორები.

ომის კანონი მხოლოდ ომურ მასალებზე ვრცელდება და არა ყველა მასალაზე, ამიტომ არასწორია მას ნიუტონის კანონების ან ფიზიკის სხვა კანონების მსგავსად კანონი ვუწოდოთ. ფიზიკის კანონები სინამდვილეში ყველა ობიექტზე ვრცელდება და არა მხოლოდ გარკვეულ ობიექტებზე. თუმცა, ომის კანონის გამოყენება გავრცელებულ პრაქტიკად იქცა, ამიტომ მას დღემდე ომის კანონი ეწოდება, თუ გვახსოვს, რომ ომის კანონი მხოლოდ ომურ ობიექტებზე ვრცელდება. ომის კანონის გარდა, გავრცელებული მცდარი წარმოდგენის კიდევ ერთი მაგალითია იდეალური აირის კანონის ანუ ჰუკის კანონის გამოყენება.