ఓమ్ నియమం

ఓమ్ నియమాన్ని అర్థం చేసుకోవడం

ఓమ్ నియమం ఉదాహరణ ప్రశ్నలు మరియు ఓమ్ నియమం ప్రశ్నల చర్చకు సంబంధించిన విషయాన్ని కూడా అధ్యయనం చేయండి .

దాదాపు అన్ని లోహ వాహకాలలో, విద్యుత్ క్షేత్రం అనుపాతంలో విద్యుత్ ప్రవాహ సాంద్రతఇక్కడ విద్యుత్ క్షేత్రానికి మరియు విద్యుత్ ప్రవాహ సాంద్రతకు గల నిష్పత్తి స్థిరంగా ఉంటుంది. దీనిని గణితశాస్త్రపరంగా ఈ సమీకరణం ద్వారా వ్యక్తీకరించవచ్చు:
ρ = E / J
వివరణ: E = విద్యుత్ క్షేత్రం, ρ = నిరోధకత, J = విద్యుత్ ప్రవాహ సాంద్రత.

అనుపాత స్థిరాంకం ρను విశిష్ట నిరోధం లేదా నిరోధకత్వం అంటారు , దీని విలువ స్థిరంగా ఉంటుంది మరియు విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని ఉత్పత్తి చేసే విద్యుత్ క్షేత్రంపై ఆధారపడదు.

విద్యుత్ క్షేత్రం పెరిగితే, విద్యుత్ ప్రవాహ సాంద్రత కూడా పెరుగుతుంది, దీనికి విరుద్ధంగా, విద్యుత్ క్షేత్రం తగ్గితే, విద్యుత్ ప్రవాహ సాంద్రత కూడా తగ్గుతుంది, అందువల్ల విద్యుత్ క్షేత్రానికి మరియు విద్యుత్ ప్రవాహ సాంద్రతకు మధ్య గల నిష్పత్తి స్థిరంగా ఉంటుంది. ఇది ఓమ్ నియమం యొక్క ఒక ప్రకటన . కాబట్టి పై సమీకరణం, ρ స్థిరంగా ఉండి, విద్యుత్ క్షేత్రంపై ఆధారపడనప్పుడు మాత్రమే ఓమ్ నియమాన్ని వివరిస్తుంది. విద్యుత్ క్షేత్రం మారినప్పుడు ρ విలువ కూడా మారితే ఓమ్ నియమం వర్తించదు.

అయితే, విద్యుత్ క్షేత్రం (E) కంటే విద్యుత్ పొటెన్షియల్ (V) ను కొలవడం సులభం, మరియు విద్యుత్ ప్రవాహ సాంద్రత (J) కంటే విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని (I) కొలవడం కూడా సులభం. అందువల్ల, ఓమ్ నియమాన్ని విద్యుత్ క్షేత్రం , విద్యుత్ ప్రవాహ సాంద్రత మరియు నిరోధకత (ρ) పరంగానే కాకుండా, విద్యుత్ పొటెన్షియల్ , విద్యుత్ ప్రవాహం మరియు విద్యుత్ నిరోధకత (R) పరంగా కూడా వ్యక్తపరుస్తారు .

మొదట, పొడవు (l), అడ్డుకోత వైశాల్యం (A) మరియు తీగ యొక్క రెండు చివరల మధ్య విద్యుత్ పొటెన్షియల్ భేదం (V) ఉన్న ఒక తీగ వాహకాన్ని పరిగణించండి. విద్యుత్ క్షేత్రం సజాతీయంగా, అంటే తీగ అంతటా ఒకే విధంగా ఉంటే, అప్పుడు విద్యుత్ క్షేత్రం మరియు విద్యుత్ పొటెన్షియల్ భేదం మధ్య సంబంధం V = E s సమీకరణంలో వ్యక్తీకరించబడుతుంది ( ఈ సమీకరణం విద్యుత్ పొటెన్షియల్ విషయంలో చర్చించబడింది ). విద్యుత్ ప్రవాహ సాంద్రత సజాతీయంగా, అంటే తీగ అంతటా ఒకే విధంగా ఉంటే, అప్పుడు విద్యుత్ ప్రవాహ సాంద్రత మరియు విద్యుత్ ప్రవాహం మధ్య సంబంధం I = JA సమీకరణంలో వ్యక్తీకరించబడుతుంది ( ఈ సమీకరణం విద్యుత్ ప్రవాహం విషయంలో చర్చించబడింది ).

విద్యుత్ పొటెన్షియల్ (V), విద్యుత్ ప్రవాహం (I) మరియు విద్యుత్ నిరోధం (R) ల మధ్య సంబంధాన్ని తెలిపే సమీకరణాన్ని పొందడానికి , నిరోధ సమీకరణంలోని E మరియు J లను విద్యుత్ పొటెన్షియల్ సమీకరణంలోని E తో మరియు విద్యుత్ ప్రవాహ సమీకరణంలోని J తో ప్రతిక్షేపించండి:

ఇది ఒక వాహకంలో విద్యుత్ పొటెన్షియల్ (V), విద్యుత్ ప్రవాహం (I) మరియు విద్యుత్ నిరోధం (R) మధ్య సంబంధాన్ని వివరించే సమీకరణం. ఈ సమీకరణం ఆధారంగా, ఒక వాహకంలోని విద్యుత్ నిరోధం అనేది ఆ వాహకంలోని విద్యుత్ పొటెన్షియల్ భేదానికి మరియు విద్యుత్ ప్రవాహానికి గల నిష్పత్తి అని చెప్పవచ్చు.

ఓమ్ నియమం ప్రకారం, విద్యుత్ పొటెన్షియల్ భేదానికి మరియు విద్యుత్ ప్రవాహానికి గల నిష్పత్తి ఒక స్థిరాంకం. మరో మాటలో చెప్పాలంటే, విద్యుత్ నిరోధం (R) స్థిరంగా ఉన్నప్పుడు మాత్రమే ఈ సమీకరణం ఓమ్ నియమాన్ని వివరిస్తుంది. విద్యుత్ నిరోధం స్థిరంగా లేనప్పుడు, అంటే అది మారుతున్నప్పుడు, ఓమ్ నియమం వర్తించదు.

పైన ఉన్న సమీకరణం యొక్క ఉత్పాదనలో, ఒక వాహకం యొక్క విద్యుత్ నిరోధం (R) అనేది దాని విశిష్ట నిరోధం (ρ), వాహకం పొడవు (l) మరియు వాహకం యొక్క అడ్డుకోత వైశాల్యం (A) లతో కూడా సంబంధం కలిగి ఉంటుంది. గణితశాస్త్రపరంగా, దీనిని ఈ సమీకరణంలో వ్యక్తపరుస్తారు:

ఈ సమీకరణం గురించి విద్యుత్ నిరోధంపై ఉన్న వ్యాసంలో మరింత వివరంగా చర్చించబడింది.

ఓమ్ నియమ సూత్రం

ఓమ్ నియమాన్ని ρ = E/J మరియు R = V/I అనే రెండు సమీకరణాల ద్వారా వివరించవచ్చు. ρ మరియు R స్థిరంగా ఉన్నప్పుడు మాత్రమే ఈ రెండు సమీకరణాలు ఓమ్ నియమ సమీకరణాలుగా ఉంటాయని గమనించాలి. ఒక వాహకం యొక్క ρ మరియు R మారినట్లయితే, ఈ రెండు సమీకరణాలు ఓమ్ నియమాన్ని వివరించవు, కానీ ρ = E/J ఒక వాహకం యొక్క విశిష్ట నిరోధాన్ని మరియు R = V/I ఒక వాహకం యొక్క విద్యుత్ నిరోధాన్ని వివరిస్తాయి.

ρ = E/J అనే సమీకరణాన్ని E = ρ J గా రాయవచ్చు. ρ స్థిరంగా ఉన్నప్పుడు E అనేది J కి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది, అంటే E పెరిగితే J పెరుగుతుంది లేదా E తగ్గితే J తగ్గుతుంది.
అదేవిధంగా, R = V/I అనే సమీకరణాన్ని V = I R గా వ్రాయవచ్చు. R స్థిరంగా ఉన్నప్పుడు, V అనేది I కి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది, అంటే V పెరిగితే I పెరుగుతుంది, లేదా V తగ్గితే I తగ్గుతుంది.

ఓమ్ నియమాన్ని పాటించే పదార్థాలను ఓమిక్ అని, పాటించని పదార్థాలను నాన్-ఓమిక్ అని అంటారు. దాదాపు అన్ని లోహ వాహకాలు ఓమిక్‌గా ఉంటాయి, అయితే అనేక ఇతర పదార్థాలు నాన్-ఓమిక్‌గా ఉంటాయి.

నాన్-ఓమిక్ పదార్థాలలో, విద్యుత్ నిరోధం స్థిరంగా ఉండదు, కానీ కరెంట్ మరియు పొటెన్షియల్ భేదాన్ని బట్టి మారుతుంది. దీని అర్థం ఏమిటంటే, కరెంట్ మారితే, పదార్థం యొక్క నిరోధం కూడా మారుతుంది, అదేవిధంగా, వోల్టేజ్ మారితే, పదార్థం యొక్క నిరోధం కూడా మారుతుంది. విద్యుత్ నిరోధం మారుతూ ఉంటుంది కాబట్టి, నాన్-ఓమిక్ పదార్థాలలో, వోల్టేజ్ (V) కరెంట్ (I) కు అనులోమానుపాతంలో ఉండదు.

V, I మరియు R గ్రాఫ్‌లు

ఓమిక్ పదార్థాలలో, V మరియు I ల నిష్పత్తి స్థిరంగా ఉంటుంది, దీనిని ఒక సరళ రేఖతో సూచిస్తారు. లోహ వాహకాలు ఓమిక్ పదార్థాలకు ఉదాహరణలు. అదే సమయంలో, నాన్-ఓమిక్ పదార్థాలలో, V మరియు I ల నిష్పత్తి స్థిరంగా ఉండదు, దీనిని ఒక వక్ర రేఖతో సూచిస్తారు. సెమీకండక్టర్ డయోడ్‌లు మరియు ట్రాన్సిస్టర్‌లు నాన్-ఓమిక్ పదార్థాలకు ఉదాహరణలు.

ఓమ్ నియమం కేవలం ఓమిక్ పదార్థాలకు మాత్రమే వర్తిస్తుంది, అన్ని పదార్థాలకు కాదు. అందువల్ల, దీనిని న్యూటన్ నియమాలు లేదా ఇతర భౌతిక శాస్త్ర నియమాల వంటి నియమం అని పిలవడం సరికాదు. భౌతిక శాస్త్ర నియమాలు వాస్తవానికి కొన్ని వస్తువులకు మాత్రమే కాకుండా, అన్ని వస్తువులకు వర్తిస్తాయి. అయినప్పటికీ, ఓమ్ నియమం కేవలం ఓమిక్ వస్తువులకు మాత్రమే వర్తిస్తుందని గుర్తుంచుకున్నంత వరకు, దాని వాడకం ఒక సాధారణ పద్ధతిగా మారింది, కాబట్టి దీనిని ఇప్పటికీ ఓమ్ నియమం అనే పిలుస్తారు. ఓమ్ నియమంతో పాటు, ఆదర్శ వాయు నియమం లేదా హుక్ నియమాన్ని ఉపయోగించడం కూడా ఒక సాధారణ అపోహకు ఉదాహరణ.