ఓం యొక్క చట్టం

ఓమ్ నియమం యొక్క నిర్వచనం

దాదాపు అన్ని లోహ వాహకాలలో, విద్యుత్ క్షేత్రం విద్యుత్ ప్రవాహ సాంద్రతకు అనుపాతంలో ఉంటుంది, ఇక్కడ విద్యుత్ క్షేత్రానికి మరియు విద్యుత్ ప్రవాహ సాంద్రతకు మధ్య గల నిష్పత్తి స్థిరంగా ఉంటుంది. దీనిని గణితశాస్త్రపరంగా ఈ సమీకరణం ద్వారా వ్యక్తీకరించవచ్చు:

ρ = E / J

E = విద్యుత్ క్షేత్రం , ρ = నిరోధకత , J = విద్యుత్ సాంద్రత

స్థిరాంకం ρ ను నిరోధకత అంటారు, దీని విలువ స్థిరంగా ఉంటుంది మరియు విద్యుత్ ప్రవాహానికి కారణమయ్యే విద్యుత్ క్షేత్రంపై ఆధారపడదు.

విద్యుత్ క్షేత్రం పెరిగితే విద్యుత్ ప్రవాహ సాంద్రత కూడా పెరుగుతుంది, అదేవిధంగా విద్యుత్ క్షేత్రం తగ్గితే విద్యుత్ ప్రవాహ సాంద్రత కూడా తగ్గుతుంది.

విద్యుత్ క్షేత్రానికి, విద్యుత్ ప్రవాహ సాంద్రతకు గల నిష్పత్తి స్థిరంగా ఉంటుంది. ఇదే ఓమ్ యొక్క చట్టబద్ధమైన 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 , కాబట్టి విద్యుత్ ప్రవాహ సాంద్రత (J) కంటే విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని (I) కొలవడం కూడా సులభం. అందువల్ల, ఓమ్ నియమాన్ని విద్యుత్ క్షేత్రం, విద్యుత్ ప్రవాహ సాంద్రత మరియు నిరోధకత (ρ) లలో పేర్కొనడమే కాకుండా, విద్యుత్ పొటెన్షియల్, విద్యుత్ ప్రవాహం మరియు విద్యుత్ నిరోధకత (R) లలో కూడా వ్యక్తపరుస్తారు.

మొదట, పొడవు (l), అడ్డుకోత వైశాల్యం (A) కలిగి, తీగ యొక్క రెండు చివరల మధ్య విద్యుత్ పొటెన్షియల్ భేదం (V) ఉన్న ఒక తీగ వాహకాన్ని పరిశీలిద్దాం. సజాతీయ విద్యుత్ క్షేత్రం అంతా ఒకే విధంగా ఉంటే, అప్పుడు విద్యుత్ క్షేత్రం మరియు విద్యుత్ పొటెన్షియల్ భేదం మధ్య సంబంధం V = E s సమీకరణంలో వ్యక్తీకరించబడుతుంది (ఈ సమీకరణం విద్యుత్ పొటెన్షియల్‌లో చర్చించబడింది). సజాతీయ విద్యుత్ ప్రవాహాల సాంద్రత ఒకే విధంగా ఉంటే,

అప్పుడు విద్యుత్ ప్రవాహానికి మరియు విద్యుత్ ప్రవాహ సాంద్రతకు మధ్య ఉన్న సంబంధాన్ని I = JA అనే ​​సమీకరణంలో వ్యక్తపరుస్తారు (ఈ సమీకరణం విద్యుత్ ప్రవాహం అనే అంశంలో చర్చించబడింది).

విద్యుత్ పొటెన్షియల్ (V), విద్యుత్ ప్రవాహం (I) మరియు విద్యుత్ నిరోధకత (R) ల మధ్య సంబంధాన్ని తెలిపే సమీకరణాన్ని పొందడానికి,

నిరోధకత సమీకరణంలో E మరియు J లను, విద్యుత్ పొటెన్షియల్ సమీకరణంలో E తో మరియు విద్యుత్ ప్రవాహ సమీకరణంలో 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 మధ్య గల పోలిక అని చెప్పవచ్చు.

ఓమ్ నియమం ప్రకారం, విద్యుత్ పొటెన్షియల్ భేదానికి మరియు విద్యుత్ ప్రవాహానికి మధ్య గల నిష్పత్తి స్థిరంగా ఉంటుంది. మరో మాటలో చెప్పాలంటే, విద్యుత్ నిరోధం (R) స్థిరంగా ఉన్నప్పుడు మాత్రమే ఈ సమీకరణం ఓమ్ నియమాన్ని వివరిస్తుంది. విద్యుత్ నిరోధం స్థిరంగా లేకపోతే ఓమ్ నియమం వర్తించదు.

పై సమీకరణంలో, ఒక వాహకంలోని విద్యుత్ నిరోధం (R) అనేది ఆ వాహకం యొక్క నిరోధకత (ρ), వాహకం పొడవు (l) మరియు అడ్డుకోత వైశాల్యం (A) లతో కూడా సంబంధాన్ని కలిగి ఉంటుంది. గణితశాస్త్రపరంగా ఈ సమీకరణంలో వ్యక్తీకరించబడింది:

ఓమ్ నియమం యొక్క సమీకరణం

ఓమ్ నియమాన్ని ρ = E/J మరియు R = V/I అనే రెండు సమీకరణాల ద్వారా వివరిస్తారు. ρ మరియు R స్థిరంగా ఉన్నప్పుడు మాత్రమే ఈ రెండు సమీకరణాలు ఓమ్ నియమ సమీకరణాలుగా ఉంటాయని గుర్తుంచుకోవాలి. ఒక వాహకం యొక్క ρ మరియు R మారినట్లయితే, ఈ రెండు సమీకరణాలు ఓమ్ నియమాన్ని వివరించవు, కానీ ρ = E/J ఒక రకమైన వాహకం యొక్క 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 అనుపాతంలో 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 పదార్థాన్ని ఓమిక్ అని, పాటించని పదార్థాన్ని నాన్-ఓమిక్ అని అంటారు. దాదాపు అన్ని లోహ వాహకాలు ఓమిక్‌గా ఉంటాయి, అయితే అనేక ఇతర వస్తువులు నాన్-ఓమిక్‌గా ఉంటాయి.

నాన్ఓమిక్ వస్తువులలో, విద్యుత్ నిరోధం స్థిరంగా ఉండదు మరియు అది విద్యుత్ ప్రవాహం మరియు విద్యుత్ పొటెన్షియల్ తేడాపై ఆధారపడి ఉంటుంది. దీని అర్థం, విద్యుత్ ప్రవాహం మారితే పదార్థం యొక్క విద్యుత్ నిరోధం కూడా మారుతుంది, అలాగే విద్యుత్ వోల్టేజ్ మారితే పదార్థం యొక్క విద్యుత్ నిరోధం కూడా మారుతుంది. నాన్ఓమిక్ పదార్థంలో కంటే విద్యుత్ నిరోధం మారడం వల్ల, విద్యుత్ వోల్టేజ్ (V) విద్యుత్ ప్రవాహానికి (I) అనులోమానుపాతంలో ఉండదు.

గ్రాఫ్ V, I మరియు R

ఓమిక్ పదార్థంలో, V మరియు I ల నిష్పత్తి స్థిరంగా ఉంటుంది, దీనిని ఒక సరళ రేఖతో సూచిస్తారు. లోహ వాహకం ఓమిక్ పదార్థానికి ఒక ఉదాహరణ. అదే సమయంలో, నాన్-ఓమిక్ పదార్థంలో, 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 మరియు అన్ని పదార్థాలకు వర్తించదు, కాబట్టి దీనిని న్యూటన్ నియమం లేదా ఇతర భౌతిక నియమాల వంటి నియమాలు అని చెప్పడం సరికాదు. భౌతిక నియమం వాస్తవానికి కొన్ని వస్తువులకు మాత్రమే కాకుండా, అన్ని వస్తువులకు వర్తిస్తుంది. కానీ ఓమ్ నియమాన్ని ప్రస్తావించడం ఒక అలవాటుగా మారింది, కాబట్టి ఓమ్ నియమం కేవలం ఓమిక్ వస్తువులకు మాత్రమే వర్తిస్తుందని గుర్తుంచుకుంటూ, దానిని ఇప్పటికీ ఓమ్ నియమం అనే పిలుస్తారు.