Oma likuma definīcija
Gandrīz visos metāla vadītājos elektriskais lauks ir proporcionāls elektriskās strāvas blīvumam, kur elektriskā lauka attiecība pret elektriskās strāvas blīvumu ir nemainīga. Matemātiski to izsaka ar vienādojumu:
ρ = E / J
E = elektriskais lauks , ρ = pretestība , J = strāvas blīvums
Konstanti ρ sauc par pretestību, kuras vērtība ir nemainīga un nav atkarīga no elektriskā lauka, kas rada elektrisko strāvu.
Ja elektriskais lauks palielinās, palielinās arī elektriskās strāvas blīvums, savukārt, ja elektriskais lauks samazinās, samazinās arī elektriskās strāvas blīvums,
tā, lai elektriskā lauka attiecība pret elektriskās strāvas blīvumu būtu konstanta. Šis ir Oma juridiskais apgalvojums. Tātad iepriekš minētais vienādojums izskaidro Oma likumu tikai tad, ja ρ ir konstanta un nav atkarīga no elektriskā lauka. Oma likums nav spēkā, ja ρ vērtība mainās, mainoties elektriskā lauka stiprumam.
Tomēr elektrisko potenciālu (V) ir vieglāk izmērīt nekā elektrisko lauku (E), tāpēc arī elektrisko strāvu (I) ir vieglāk izmērīt nekā elektriskās strāvas blīvumu (J). Tāpēc papildus elektriskā lauka, elektriskās strāvas blīvuma un pretestības (ρ) izteikšanai Oma likums tiek izteikts arī elektriskajā potenciālā, elektriskās strāvas stiprumā un elektriskajā pretestībā (R).
Vispirms apskatīsim vadu ar garumu (l), šķērsgriezuma laukumu (A) un elektriskā potenciāla starpību (V) starp abiem vada galiem. Ja visi homogēnie elektriskā lauka gali ir vienādi, tad elektriskā lauka un elektriskā potenciāla starpības savstarpējā saistība ir izteikta vienādojumā V = E s (šis vienādojums jau ir apspriests sadaļā Elektriskais potenciāls). Ja homogēno elektrisko strāvu blīvums ir vienāds,
tad elektriskās strāvas un elektriskās strāvas blīvuma savstarpējā saistība tiek izteikta vienādojumā I = JA (šis vienādojums ir apspriests elektriskās strāvas tēmā).
Lai iegūtu vienādojumu, kas parāda elektriskā potenciāla (V), elektriskās strāvas (I) un elektriskās pretestības (R) savstarpējo attiecību,
Aizstājiet pretestības vienādojumā E un J ar E elektriskā potenciāla vienādojumā un J elektriskās strāvas vienādojumā:
Šis ir vienādojums, kas izskaidro vadītājā esošās elektriskā potenciāla (V), elektriskās strāvas (I) un elektriskās pretestības (R) savstarpējo saistību. Pamatojoties uz šo vienādojumu, var apgalvot, ka vadītājā esošā elektriskā pretestība ir elektriskā potenciāla starpības salīdzinājums ar vadītājā esošo elektriskās strāvas stiprumu.
Oma likums nosaka, ka elektriskā potenciāla starpības un elektriskās strāvas attiecība ir konstanta. Citiem vārdiem sakot, šis vienādojums izskaidro Oma likumu tikai tad, ja elektriskā pretestība (R) ir konstanta. Oma likums nav spēkā, ja elektriskā pretestība nav konstanta.
Iepriekš minētajā vienādojumā vadītāja elektriskā pretestība (R) ir saistīta arī ar pretestību (ρ), vadītāja garumu (l) un vadītāja šķērsgriezuma laukumu (A). Matemātiski to izsaka vienādojumā:
Oma likuma vienādojums
Oma likumu izskaidro divi vienādojumi, proti, ρ = E/J un R = V/I. Jāatceras, ka šie divi vienādojumi ir Oma likuma vienādojumi tikai tad, ja ρ ir konstante un R ir konstante. Ja vadītāja ρ un R mainās, šie divi vienādojumi neizskaidro Oma likumu, bet ρ = E/J izskaidro vadītāja veida pretestību, un R = V/I izskaidro vadītāja elektrisko pretestību.
Vienādojumu ρ = E/J var uzrakstīt kā E = ρ J. Ja ρ ir konstante, E ir proporcionāls J, kas nozīmē, ka, ja E palielinās, tad J palielinās, vai, ja E samazinās, tad J samazinās.
Tāpat vienādojumu R = V/I var uzrakstīt kā V = I R. Ja R ir konstante, tad V ir tieši proporcionāls I, kas nozīmē, ka, ja V palielinās, tad I palielinās, vai, ja V samazinās, tad I samazinās.
Materiālu, kas pakļaujas Oma likumam, sauc par omisku, savukārt materiālu, kas nepakļaujas Oma likumam, sauc par neomisku. Gandrīz visi metāla vadītāji ir omiski, savukārt daudzi citi objekti ir neomiski.
Neohmiskiem objektiem elektriskā pretestība nav nemainīga un ir atkarīga no elektriskās strāvas un elektriskā potenciāla starpības. Tas nozīmē, ka, mainoties elektriskās strāvas stiprumam, mainās arī materiāla elektriskā pretestība, un, mainoties elektriskajam spriegumam, mainās arī materiāla elektriskā pretestība. Elektriskās pretestības izmaiņu dēļ nekā neohmiskā vielā elektriskais spriegums (V) nav tieši proporcionāls elektriskās strāvas stiprumam (I).
V, I un R grafiks
Omiskā vielā attiecība V pret I ir konstanta, ko attēlo taisna līnija. Omiskā materiāla piemērs ir metāla vadītājs. Savukārt neomiskā vielā V pret I attiecība nav konstanta, ko attēlo izliekta līnija. Neomisku materiālu piemēri ir pusvadītāju diodes un tranzistori.
Oma likums attiecas tikai uz omiskiem materiāliem un neattiecas uz visu matēriju, tāpēc nav pareizi teikt tādus likumus kā Ņūtona likums vai citi fizikas likumi. Fizikas likums faktiski attiecas uz visiem objektiem, ne tikai uz noteiktiem objektiem. Taču Oma likuma pieminēšana ir kļuvusi par ieradumu, tāpēc to joprojām sauc par Oma likumu, ar nosacījumu, ka tiek atcerēts, ka Oma likums attiecas tikai uz omiskiem objektiem.
