Ohm Yasasını Anlamak
Ayrıca Ohm yasası örnek soruları ve Ohm yasası sorularının tartışmasıyla ilgili materyali de inceleyin .
Hemen hemen tüm metal iletkenlerde, elektrik alanı sebanding dengan elektrik akımı yoğunluğuElektrik alanının elektrik akım yoğunluğuna oranının sabit olduğu durum, matematiksel olarak şu denklemle ifade edilir:
ρ = E / J
Açıklama: E = elektrik alanı, ρ = özdirenç, J = elektrik akım yoğunluğu.
Orantı sabiti ρ'ye özgül direnç veya özdirenç denir ; değeri sabittir ve elektrik akımını üreten elektrik alanına bağlı değildir.
Elektrik alanı artarsa, elektrik akım yoğunluğu da artar; tersine, elektrik alanı azalırsa, elektrik akım yoğunluğu da azalır, böylece elektrik alanının elektrik akım yoğunluğuna oranı sabit kalır. Bu, Ohm yasasının bir ifadesidir . Dolayısıyla yukarıdaki denklem, Ohm yasasını yalnızca ρ sabit ve elektrik alanından bağımsız olduğunda açıklar. Elektrik alanı değiştiğinde ρ'nin değeri değişirse, Ohm yasası geçerli olmaz.
Ancak, elektrik potansiyelini (V) ölçmek elektrik alanını (E) ölçmekten daha kolaydır ve elektrik akımını (I) ölçmek de elektrik akım yoğunluğunu (J) ölçmekten daha kolaydır. Bu nedenle, Ohm yasası elektrik alanı , elektrik akım yoğunluğu ve özdirenç (ρ) cinsinden ifade edilmesinin yanı sıra, elektrik potansiyeli , elektrik akımı ve elektriksel direnç (R) cinsinden de ifade edilir.
Öncelikle, uzunluğu (l), kesit alanı (A) olan ve telin iki ucu arasında elektriksel potansiyel farkı (V) bulunan bir tel iletkeni ele alalım. Elektrik alanı homojen ise, yani her yerde aynı ise, elektrik alanı ile elektriksel potansiyel farkı arasındaki ilişki V = E s denklemiyle ifade edilir ( bu denklem elektrik potansiyeli konusunda ele alınmıştır ). Elektrik akım yoğunluğu homojen ise, yani her yerde aynı ise, elektrik akım yoğunluğu ile elektrik akımı arasındaki ilişki I = JA denklemiyle ifade edilir ( bu denklem elektrik akımı konusunda ele alınmıştır ).
Elektrik potansiyeli (V), elektrik akımı (I) ve elektrik direnci (R) arasındaki ilişkiyi belirten bir denklem elde etmek için , direnç denklemindeki E ve J'yi, elektrik potansiyeli denklemindeki E ve elektrik akımı denklemindeki J ile değiştirin:
Bu denklem, bir iletkendeki elektrik potansiyeli (V), elektrik akımı (I) ve elektrik direnci (R) arasındaki ilişkiyi açıklar. Bu denkleme dayanarak, bir iletkendeki elektrik direncinin, iletkendeki elektrik potansiyel farkının elektrik akımına oranı olduğu söylenebilir.
Ohm yasası, elektriksel potansiyel farkının elektriksel akıma oranının sabit olduğunu belirtir. Başka bir deyişle, bu denklem Ohm yasasını yalnızca elektriksel direnç (R) sabit olduğunda açıklar. Elektriksel direnç sabit değilse, yani değişiyorsa, Ohm yasası geçerli değildir.
Yukarıdaki denklemin türetilmesinde, bir iletkenin elektriksel direnci (R), aynı zamanda özgül direnç (ρ), iletkenin uzunluğu (l) ve iletkenin kesit alanı (A) ile de ilişkilidir. Matematiksel olarak bu, şu denklemde ifade edilir:
Bu denklem, elektriksel direnç hakkındaki makalede daha ayrıntılı olarak ele alınmıştır.
Ohm Yasası Formülü
Ohm yasası, ρ = E/J ve R = V/I olmak üzere iki denklemle açıklanır. Bu iki denklemin yalnızca ρ ve R sabit olduğunda Ohm yasası denklemleri olduğu unutulmamalıdır. Bir iletkenin ρ ve R değerleri değişirse, bu iki denklem Ohm yasasını açıklamaz; bunun yerine ρ = E/J bir iletkenin özgül direncini , R = V/I ise bir iletkenin elektriksel direncini açıklar.
ρ = E/J denklemi E = ρ J şeklinde yazılabilir. ρ sabit olduğunda E, J ile doğru orantılıdır; yani E artarsa J de artar, E azalırsa J de azalır.
Benzer şekilde, R = V/I denklemi V = I R şeklinde de yazılabilir. R sabit olduğunda, V, I ile doğru orantılıdır; yani V artarsa I de artar, V azalırsa I de azalır.
Ohm yasasına uyan malzemelere ohmik, uymayan malzemelere ise ohmik olmayan malzemeler denir. Hemen hemen tüm metalik iletkenler ohmiktir, birçok diğer malzeme ise ohmik değildir.
Ohmik olmayan malzemelerde, elektriksel direnç sabit değildir, akım ve potansiyel farkına bağlı olarak değişir. Bu, akım değişirse malzemenin direncinin de değiştiği ve aynı şekilde voltaj değişirse malzemenin direncinin de değiştiği anlamına gelir. Elektriksel direnç değiştiği için, ohmik olmayan malzemelerde voltaj (V) akımla (I) doğru orantılı değildir.
V, I ve R grafikleri
Ohmik malzemelerde, V/I oranı sabittir ve düz bir çizgi ile temsil edilir. Ohmik malzemelere örnek olarak metalik iletkenler verilebilir. Öte yandan, ohmik olmayan malzemelerde, V/I oranı sabit değildir ve eğri bir çizgi ile temsil edilir. Ohmik olmayan malzemelere örnek olarak yarı iletken diyotlar ve transistörler verilebilir.
Ohm yasası yalnızca ohmik maddeler için geçerlidir, tüm maddeler için değil; bu nedenle, onu Newton yasaları veya diğer fizik yasaları gibi bir yasa olarak adlandırmak yanlıştır. Fizik yasaları aslında yalnızca belirli nesneler için değil, tüm nesneler için geçerlidir. Bununla birlikte, Ohm yasasının kullanımı yaygın bir uygulama haline gelmiştir, bu nedenle Ohm yasasının yalnızca ohmik nesneler için geçerli olduğu hatırlandığı sürece hala Ohm yasası olarak adlandırılmaktadır. Ohm yasasının yanı sıra, yaygın bir yanlış anlamanın bir diğer örneği de ideal gaz yasası veya Hooke yasasının kullanımıdır.
