Omo dėsnio supratimas
Taip pat išstudijuokite medžiagą apie Omo dėsnio pavyzdžių klausimus ir Omo dėsnio klausimų aptarimą.
Beveik visuose metaliniuose laidininkuose elektrinis laukas sebanding dengan elektros srovės tankis, kur elektrinio lauko ir elektros srovės tankio santykis yra pastovus. Matematiškai išreiškiama lygtimi:
ρ = E / J
Aprašymas: E = elektrinis laukas, ρ = varža, J = elektros srovės tankis.
Proporcingumo konstanta ρ vadinama savitąja varža arba savitąja varža, kurios vertė yra pastovi ir nepriklauso nuo elektrinio lauko, kuris sukuria elektros srovę.
Jei elektrinis laukas didėja, didėja ir elektros srovės tankis, atvirkščiai, jei elektrinis laukas mažėja, mažėja ir elektros srovės tankis, todėl elektrinio lauko ir elektros srovės tankio santykis yra pastovus. Tai yra Omo dėsnio teiginys . Taigi, aukščiau pateikta lygtis paaiškina Omo dėsnį tik tada, kai ρ yra pastovi ir nepriklauso nuo elektrinio lauko. Omo dėsnis netaikomas, jei ρ vertė kinta, kai keičiasi elektrinis laukas.
Tačiau lengviau išmatuoti elektrinį potencialą (V) nei elektrinį lauką (E), ir taip pat lengviau išmatuoti elektros srovę (I) nei elektros srovės tankį (J). Todėl Omo dėsnis išreiškiamas ne tik elektrinio lauko , elektros srovės tankio ir varžos (ρ) rodikliais, bet ir elektrinio potencialo , elektros srovės ir elektrinės varžos (R) rodikliais.
Pirmiausia, panagrinėkime laidą, kurio ilgis (l), skerspjūvio plotas (A) ir tarp dviejų laido galų yra elektrinis potencialų skirtumas (V). Jei elektrinis laukas yra homogeninis, t. y. vienodas visame laide, tai ryšys tarp elektrinio lauko ir elektrinio potencialų skirtumo išreiškiamas lygtimi V = E s ( ši lygtis buvo aptarta elektrinio potencialo medžiagoje ). Jei elektros srovės tankis yra homogeninis, t. y. vienodas visame laide, tai ryšys tarp elektros srovės tankio ir elektros srovės išreiškiamas lygtimi I = JA ( ši lygtis buvo aptarta elektros srovės medžiagoje ).
Norint gauti lygtį, kuri nurodo elektrinio potencialo (V), elektros srovės (I) ir elektrinės varžos (R) sąryšį , varžos lygtyje E ir J pakeiskite E elektrinio potencialo lygtyje ir J elektros srovės lygtyje:
Tai lygtis, paaiškinanti laidininko elektrinio potencialo (V), elektros srovės (I) ir elektrinės varžos (R) santykį. Remiantis šia lygtimi, galima teigti, kad laidininko elektrinė varža yra elektrinio potencialo skirtumo ir elektros srovės stiprumo laidininke santykis.
Omo dėsnis teigia, kad elektrinio potencialo skirtumo ir elektros srovės santykis yra pastovus. Kitaip tariant, ši lygtis paaiškina Omo dėsnį tik tada, kai elektrinė varža (R) yra pastovi. Omo dėsnis netaikomas, jei elektrinė varža nėra pastovi, t. y. ji kinta.
Išvedant aukščiau pateiktą lygtį, laidininko elektrinė varža (R) taip pat yra susijusi su savitąja varža (ρ), laidininko ilgiu (l) ir laidininko skerspjūvio plotu (A). Matematiškai tai išreiškiama lygtimi:
Ši lygtis išsamiau aptariama straipsnyje apie elektrinę varžą.
Omo dėsnio formulė
Omo dėsnis paaiškinamas dviem lygtimis: ρ = E/J ir R = V/I. Reikėtų pažymėti, kad šios dvi lygtys yra Omo dėsnio lygtys tik tada, kai ρ ir R yra konstanta. Jei laidininko ρ ir R kinta, šios dvi lygtys nepaaiškina Omo dėsnio, bet ρ = E/J paaiškina laidininko savitąją varžą , o R = V/I – laidininko elektrinę varžą .
Lygtį ρ = E/J galima užrašyti taip: E = ρ J. Kai ρ yra konstanta, E yra tiesiogiai proporcingas J, t. y. jei E didėja, tai J didėja, o jei E mažėja, tai J mažėja.
Panašiai lygtis R = V/I gali būti parašyta kaip V = I R. Kai R yra pastovus, V yra tiesiogiai proporcingas I, o tai reiškia, kad jei V didėja, I didėja, o jei V mažėja, I mažėja.
Medžiagos, kurios paklūsta Omo dėsniui, vadinamos ominėmis, o medžiagos, kurios nepaklūsta Omo dėsniui, vadinamos neominėmis. Beveik visi metaliniai laidininkai yra ominiai, o daugelis kitų medžiagų yra neominės.
Neomų medžiagų elektrinė varža nėra pastovi, o kinta priklausomai nuo srovės ir potencialų skirtumo. Tai reiškia, kad kintant srovei, kinta ir medžiagos varža, o kintant įtampai, kinta ir medžiagos varža. Kadangi elektrinė varža kinta, neomų medžiagų įtampa (V) nėra tiesiogiai proporcinga srovei (I).
V, I ir R grafikai
Ominėse medžiagose V ir I santykis yra pastovus, jį žymi tiesė. Ominių medžiagų pavyzdžiai yra metaliniai laidininkai. Tuo tarpu neominėse medžiagose V ir I santykis nėra pastovus, jį žymi išlenkta linija. Neomų medžiagų pavyzdžiai yra puslaidininkiniai diodai ir tranzistoriai.
Omo dėsnis taikomas tik ominėms medžiagoms, o ne visoms medžiagoms, todėl neteisinga jį vadinti tokiu dėsniu kaip Niutono dėsniai ar kiti fizikos dėsniai. Fizikos dėsniai iš tikrųjų galioja visiems objektams, o ne tik tam tikriems objektams. Tačiau Omo dėsnio taikymas tapo įprasta praktika, todėl jis vis dar vadinamas Omo dėsniu, jei tik prisimenama, kad Omo dėsnis taikomas tik ominiams objektams. Be Omo dėsnio, dar vienas dažno klaidingo supratimo pavyzdys yra idealiųjų dujų dėsnio arba Huko dėsnio taikymas.
