Дефиниција Омовог закона
У скоро свим металним проводницима, електрично поље је пропорционално густини електричне струје, где је однос електричног поља и густине електричне струје константан. Математички изражено једначином:
ρ = E / J
E = електрично поље , ρ = отпорност , J = густина струје
Константа ρ се назива отпорност, чија је вредност константна и не зависи од електричног поља које изазива електричну струју.
Ако се електрично поље повећа, густина електричне струје се такође повећава, док ако се електрично поље смањи, густина електричне струје се такође смањује,
тако да је однос електричног поља и густине електричне струје константан. Ово је Омова законска изјава. Дакле, горња једначина објашњава Омов закон само када је ρ константно и не зависи од електричног поља. Омов закон не важи ако се вредност ρ мења када се мења електрично поље.
Међутим, лакше је измерити електрични потенцијал (V) него електрично поље (E), па је тако лакше измерити и електричну струју (I) него густину електричне струје (J). Стога, поред тога што се наводи у електричном пољу, густини електричне струје и отпорности (ρ), Омов закон се изражава и у електричном потенцијалу, електричној струји и електричном отпору (R).
Прво размотрите жичани проводник који има дужину (l), површину попречног пресека (A) и постоји разлика електричног потенцијала (V) између два краја жице. Ако је хомогено електрично поље исто, онда је веза између електричног поља и разлике електричног потенцијала изражена једначином V = E s (ова једначина је већ разматрана у одељку о електричном потенцијалу). Ако је густина хомогених електричних струја иста,
онда се веза између електричне струје и густине електричне струје изражава једначином I = JA (ова једначина је обрађена у теми о електричној струји).
Да би се добила једначина која показује везу између електричног потенцијала (V), електричне струје (I) и електричног отпора (R),
заменити E и J у једначини отпорности, са E у једначини електричног потенцијала и J у једначини електричне струје:
Ово је једначина која објашњава везу између електричног потенцијала (V), електричне струје (I) и електричног отпора (R) у проводнику. На основу ове једначине, може се рећи да је електрични отпор у проводнику поређење разлике електричног потенцијала са електричном струјом у проводнику.
Омов закон каже да је однос између разлике електричног потенцијала и електричне струје константан. Другим речима, ова једначина објашњава Омов закон само када је електрични отпор (R) константан. Омов закон не важи ако електрични отпор није константан.
У горњој једначини, електрични отпор (R) у проводнику такође је у вези са отпорношћу (ρ), дужином проводника (l) и површином попречног пресека (A) проводника. Математички изражено у једначини:
Једначина Омовог закона
Омов закон се објашњава помоћу две једначине, наиме ρ = E/J и R = V/I. Треба запамтити да су ове две једначине једначине Омовог закона само када је ρ константно и R је константно. Ако се ρ и R проводника промене, ове две једначине не објашњавају Омов закон, али ρ = E/J објашњава отпор одређене врсте проводника, а R = V/I објашњава електрични отпор проводника.
Једначина ρ = E/J може се написати као E = ρ J. Када је ρ константно, E је пропорционално J, што значи да ако се E повећава, онда се J повећава или ако се E смањује, онда се J смањује.
Слично томе, једначина R = V/I може се написати као V = I R. Када је R константан, онда је V директно пропорционалан I, што значи да ако се V повећава, онда се I повећава или ако се V смањује, онда се I смањује.
Материјал који се покорава Омовом закону назива се омским, док се материјал који се не покорава Омовом закону назива неомским. Скоро сви метални проводници су омски, док многи други објекти јесу неомски.
На неомским објектима, електрични отпор није константан и зависи од електричне струје и разлике електричног потенцијала. То значи да ако се електрична струја промени, онда се мења и електрични отпор материјала, као и ако се промени електрични напон, онда се мења и електрични отпор материјала. Због промене електричног отпора него у неомским објектима, електрични напон (V) није директно пропорционалан електричној струји (I).
Графикон V, I и R
У омској материји, однос V према I је константан, што је представљено правом линијом. Пример омског материјала је метални проводник. У међувремену, у неомској материји, однос V према I није константан, што је представљено закривљеном линијом. Примери неомских материјала су полупроводничке диоде и транзистори.
Омов закон се примењује само на омске материјале и не примењује се на сву материју, тако да је неприкладно рећи закони као што су Њутнов закон или други физички закони. Физички закон заправо важи за све објекте, не само за одређене објекте. Али помињање Омовог закона је постало навика, па се он и даље назива Омов закон, под условом да се запамти да се Омов закон примењује само на омске објекте.
