ओमको कानून

ओमको नियमको परिभाषा

लगभग सबै धातु चालकहरूमा, विद्युत क्षेत्र विद्युत प्रवाहको घनत्वसँग समानुपातिक हुन्छ, जहाँ विद्युत क्षेत्रको विद्युत प्रवाहको घनत्वसँग अनुपात स्थिर हुन्छ। समीकरण मार्फत गणितीय रूपमा व्यक्त गरिएको:

ρ = E / J

E = विद्युत क्षेत्र , ρ = प्रतिरोधकता , J = विद्युत् प्रवाह घनत्व

स्थिरांक ρ लाई प्रतिरोधकता भनिन्छ, जसको मान स्थिर हुन्छ र विद्युतीय प्रवाहलाई जन्म दिने विद्युतीय क्षेत्रमा निर्भर हुँदैन।

यदि विद्युत क्षेत्र बढ्छ भने, विद्युत प्रवाहको घनत्व पनि बढ्छ, जबकि यदि विद्युत क्षेत्र घट्छ भने, विद्युत प्रवाहको घनत्व पनि कम हुन्छ,

ताकि विद्युत क्षेत्र र विद्युत प्रवाहको घनत्वको अनुपात स्थिर रहोस्। यो ओमको कानुनी कथन हो। त्यसैले, माथिको समीकरणले ओमको नियमलाई केवल तब मात्र व्याख्या गर्दछ जब ρ स्थिर हुन्छ र विद्युत क्षेत्रमा निर्भर हुँदैन। विद्युत क्षेत्र परिवर्तन हुँदा ρ को मान परिवर्तन भएमा ओमको नियम लागू हुँदैन।

यद्यपि, विद्युतीय क्षेत्र (E) भन्दा विद्युतीय क्षमता (V) मापन गर्न सजिलो छ , त्यसैले विद्युतीय प्रवाह (J) को घनत्व भन्दा विद्युतीय प्रवाह (I) मापन गर्न पनि सजिलो छ। त्यसकारण, विद्युतीय क्षेत्रमा उल्लेख गरिएको हुनुको साथै, विद्युतीय प्रवाह र प्रतिरोधकता (ρ) को घनत्व, ओमको नियमलाई विद्युतीय क्षमता, विद्युतीय प्रवाह र विद्युतीय प्रतिरोध (R) मा पनि व्यक्त गरिन्छ।

पहिला एउटा तार कन्डक्टरको समीक्षा गर्नुहोस् जसको लम्बाइ (l), क्रस-सेक्शनल क्षेत्र (A) छ र तारको दुई छेउहरू बीच विद्युतीय सम्भाव्यता भिन्नता (V) छ। यदि समरूप विद्युतीय क्षेत्र सबै समान छ भने, विद्युतीय क्षेत्र र विद्युतीय सम्भाव्यता भिन्नता बीचको सम्बन्ध समीकरण V = E s मा व्यक्त गरिएको छ (यो समीकरण विद्युतीय सम्भाव्यतामा छलफल गरिएको छ)। यदि समरूप विद्युतीय धाराहरूको घनत्व समान छ भने,

त्यसपछि विद्युतीय प्रवाह र विद्युतीय प्रवाहको घनत्व बीचको सम्बन्धलाई समीकरण I = JA मा व्यक्त गरिएको छ (यो समीकरण विद्युतीय प्रवाहको विषयमा छलफल गरिएको छ)।

विद्युतीय क्षमता (V), विद्युतीय धारा (I) र विद्युतीय प्रतिरोध (R) बीचको सम्बन्ध बताउने समीकरण प्राप्त गर्न,

प्रतिरोधात्मकताको समीकरणमा E र J लाई, विद्युतीय क्षमताको समीकरणमा E लाई र विद्युतीय प्रवाहको समीकरणमा J लाई प्रतिस्थापन गर्नुहोस्:

यो एउटा समीकरण हो जसले कन्डक्टरमा विद्युतीय सम्भाव्यता (V), विद्युतीय प्रवाह (I) र विद्युतीय प्रतिरोध (R) बीचको सम्बन्धलाई व्याख्या गर्दछ। यस समीकरणको आधारमा, यो भन्न सकिन्छ कि कन्डक्टरमा विद्युतीय प्रतिरोध भनेको कन्डक्टरमा रहेको विद्युतीय प्रवाहसँग विद्युतीय सम्भाव्यता भिन्नताको तुलना हो।

ओमको नियमले विद्युतीय सम्भाव्य भिन्नता र विद्युतीय प्रवाह बीचको अनुपात स्थिर हुन्छ भनी बताउँछ। अर्को शब्दमा, यो समीकरणले विद्युतीय प्रतिरोध (R) स्थिर हुँदा मात्र ओमको नियम व्याख्या गर्छ। विद्युतीय प्रतिरोध स्थिर नभएमा ओमको नियम लागू हुँदैन।

माथिको समीकरणमा, कन्डक्टरमा विद्युतीय प्रतिरोध (R) को प्रतिरोधकता (ρ), कन्डक्टरको लम्बाइ (l) र क्रस-सेक्शनल क्षेत्र (A) सँग पनि सम्बन्ध छ। समीकरणमा गणितीय रूपमा व्यक्त गरिएको:

ओमको नियमको समीकरण

ओमको नियम दुई समीकरणहरूद्वारा व्याख्या गरिएको छ, अर्थात् ρ = E/J र R = V/I। यो याद राख्नु पर्छ कि यी दुई समीकरणहरू ओमको नियमका समीकरणहरू हुन् जब ρ स्थिर हुन्छ र R स्थिर हुन्छ। यदि कन्डक्टरको ρ र R परिवर्तन हुन्छ भने, यी दुई समीकरणहरूले ओमको नियमको व्याख्या गर्दैनन्, तर ρ = E/J ले एक प्रकारको कन्डक्टरको प्रतिरोधको व्याख्या गर्दछ र R = V/I ले कन्डक्टरको विद्युतीय प्रतिरोधको व्याख्या गर्दछ।

समीकरण ρ = E/J लाई E = ρ J को रूपमा लेख्न सकिन्छ। जब ρ स्थिर हुन्छ, E J सँग समानुपातिक हुन्छ, जसको अर्थ यदि E बढ्छ भने J बढ्छ वा यदि E घट्छ भने J घट्छ।

त्यस्तै गरी, R = V/I समीकरणलाई V = I R को रूपमा लेख्न सकिन्छ। जब R स्थिर हुन्छ तब V I सँग प्रत्यक्ष समानुपातिक हुन्छ, जसको अर्थ यदि V बढ्छ भने I बढ्छ वा यदि V घट्छ भने I घट्छ।

ओमको नियम पालना गर्ने पदार्थलाई ओमिक भनिन्छ, जबकि ओमको नियम पालना नगर्ने पदार्थलाई ननओमिक भनिन्छ। लगभग सबै धातु सुचालकहरू ओमिक हुन्छन्, जबकि धेरै अन्य वस्तुहरू ननओमिक हुन्छन्।

गैर-ओहमिक वस्तुहरूमा, विद्युतीय प्रतिरोध स्थिर हुँदैन र विद्युतीय प्रवाह र विद्युतीय सम्भाव्य भिन्नतामा निर्भर गर्दछ। यसको अर्थ यदि विद्युतीय प्रवाह परिवर्तन हुन्छ भने सामग्रीको विद्युतीय प्रतिरोध पनि परिवर्तन हुन्छ, साथै यदि विद्युतीय भोल्टेज परिवर्तन हुन्छ भने सामग्रीको विद्युतीय प्रतिरोध पनि परिवर्तन हुन्छ। गैर-ओहमिक पदार्थको तुलनामा विद्युतीय प्रतिरोध परिवर्तन हुने भएकाले, विद्युतीय भोल्टेज (V) विद्युतीय प्रवाह (I) सँग प्रत्यक्ष समानुपातिक हुँदैन।

ग्राफ V, I र R

ओमिक पदार्थमा, V र I को अनुपात स्थिर हुन्छ, जुन सिधा रेखाले प्रतिनिधित्व गर्दछ। ओमिक पदार्थको उदाहरण धातुको चालक हो। यसैबीच, नोनोमिक पदार्थमा, V र I को अनुपात स्थिर हुँदैन, जुन वक्र रेखाले प्रतिनिधित्व गर्दछ। नोनोमिक पदार्थका उदाहरणहरू अर्धचालक डायोड र ट्रान्जिस्टरहरू हुन्।

ओमको नियम ओमिक पदार्थहरूमा मात्र लागू हुन्छ र सबै पदार्थहरूमा लागू हुँदैन, त्यसैले न्यूटनको नियम वा अन्य भौतिक नियमहरू जस्ता नियमहरू भन्नु अनुपयुक्त हुन्छ। भौतिक नियम वास्तवमा सबै वस्तुहरूमा लागू हुन्छ, केही वस्तुहरूमा मात्र होइन। तर ओमको नियमको उल्लेख गर्नु बानी नै बनेको छ, त्यसैले यसलाई अझै पनि ओमको नियम भनिन्छ, यदि यो सम्झना छ कि ओमको नियम ओमिक वस्तुहरूमा मात्र लागू हुन्छ।