اوہم کا قانون

اوہم کے قانون کو سمجھنا

نیز اوہم کے قانون کے سوالات پر مواد کا مطالعہ کریں اور اوہم کے قانون کے سوالات پر بحث کریں۔

تقریباً تمام دھاتی کنڈکٹرز میں، برقی میدان کے متناسب برقی کرنٹ کثافت، جہاں الیکٹرک فیلڈ کا برقی کرنٹ کی کثافت کا تناسب مستقل ہے۔ مساوات کے ذریعے ریاضی کا اظہار:
ρ = E / J
تفصیل: E = برقی میدان، ρ = resistivity، J = برقی کرنٹ کی کثافت۔

تناسب مستقل ρ کو مخصوص مزاحمت یا مزاحمت کہا جاتا ہے، جس کی قدر مستقل ہے اور برقی میدان پر منحصر نہیں ہے جو برقی رو پیدا کرتی ہے۔

اگر برقی میدان بڑھتا ہے تو، برقی رو کی کثافت بھی بڑھ جاتی ہے، اس کے برعکس، اگر برقی میدان کم ہوتا ہے، تو برقی کرنٹ کی کثافت بھی کم ہوجاتی ہے، تاکہ برقی میدان کا برقی کرنٹ کی کثافت کا تناسب مستقل رہے۔ یہ اوہم کے قانون کا بیان ہے ۔ لہذا اوپر دی گئی مساوات اوہم کے قانون کی وضاحت صرف اسی وقت کرتی ہے جب ρ مستقل اور برقی میدان سے آزاد ہو۔ اوہم کا قانون لاگو نہیں ہوتا ہے اگر الیکٹرک فیلڈ کے بدلنے پر ρ کی قدر بدل جائے۔

تاہم، الیکٹرک فیلڈ (E) کے مقابلے برقی صلاحیت (V) کی پیمائش کرنا آسان ہے، اور برقی کرنٹ کی کثافت (J) کے مقابلے برقی کرنٹ (I) کی پیمائش کرنا بھی آسان ہے۔ لہذا، برقی میدان ، برقی رو کی کثافت اور مزاحمت (ρ) کے لحاظ سے ظاہر کیے جانے کے علاوہ ، Ohm کے قانون کو برقی پوٹینشل ، برقی رو اور برقی مزاحمت (R) کے لحاظ سے بھی ظاہر کیا جاتا ہے ۔

سب سے پہلے، ایک تار کنڈکٹر پر غور کریں جس کی لمبائی (l)، کراس سیکشنل ایریا (A) ہے اور تار کے دونوں سروں کے درمیان برقی ممکنہ فرق (V) ہے۔ اگر برقی میدان یکساں ہے، عرف بھر میں یکساں ہے، تو برقی میدان اور برقی پوٹینشل فرق کے درمیان تعلق کو مساوات V = E s میں ظاہر کیا جاتا ہے ( اس مساوات کو برقی پوٹینشل میٹریل میں زیر بحث لایا گیا ہے )۔ اگر برقی کرنٹ کی کثافت یکساں ہے، عرف بھر میں یکساں ہے، تو برقی کرنٹ کی کثافت اور برقی رو کے درمیان تعلق کو مساوات I = JA میں ظاہر کیا جاتا ہے ( اس مساوات کو برقی کرنٹ کے مواد میں زیر بحث لایا گیا ہے )۔

ایک مساوات حاصل کرنے کے لیے جو برقی پوٹینشل (V)، برقی کرنٹ (I) اور برقی مزاحمت (R) کے درمیان تعلق کو بیان کرتی ہے، مزاحمتی مساوات میں E اور J کو برقی پوٹینشل مساوات میں E اور برقی کرنٹ کی مساوات میں J سے بدلیں:

یہ ایک مساوات ہے جو ایک موصل میں برقی پوٹینشل (V)، برقی کرنٹ (I) اور برقی مزاحمت (R) کے درمیان تعلق کی وضاحت کرتی ہے۔ اس مساوات کی بنیاد پر، یہ کہا جا سکتا ہے کہ موصل میں برقی مزاحمت کنڈکٹر میں برقی کرنٹ کے برقی امکانی فرق کا تناسب ہے۔

اوہم کا قانون کہتا ہے کہ برقی کرنٹ اور برقی ممکنہ فرق کا تناسب ایک مستقل ہے۔ دوسرے لفظوں میں، یہ مساوات اوہم کے قانون کی صرف اسی صورت میں وضاحت کرتی ہے جب برقی مزاحمت (R) مستقل ہو۔ اوہم کا قانون لاگو نہیں ہوتا اگر برقی مزاحمت مستقل نہ ہو، یعنی یہ مختلف ہوتی ہے۔

اوپر دی گئی مساوات کے اخذ میں، موصل کی برقی مزاحمت (R) کا تعلق مخصوص مزاحمت (ρ)، موصل کی لمبائی (l) اور کنڈکٹر کے کراس سیکشنل ایریا (A) سے بھی ہے۔ ریاضیاتی طور پر، اس کا اظہار مساوات میں کیا جاتا ہے:

برقی مزاحمت کے مضمون میں اس مساوات پر مزید تفصیل سے بحث کی گئی ہے ۔

اوہم کے قانون کا فارمولا

اوہم کے قانون کی وضاحت دو مساواتوں سے ہوتی ہے، یعنی ρ = E/J اور R = V/I۔ واضح رہے کہ یہ دونوں مساواتیں اوہم کی قانون کی مساواتیں ہیں جب ρ مستقل ہو اور R مستقل ہو۔ اگر ایک موصل کا ρ اور R تبدیل ہوتا ہے، تو یہ دونوں مساوات اوہم کے قانون کی وضاحت نہیں کرتی ہیں، لیکن ρ = E/J ایک موصل کی مخصوص مزاحمت کی وضاحت کرتی ہے اور R = V/I ایک موصل کی برقی مزاحمت کی وضاحت کرتی ہے۔

مساوات ρ = E/J کو E = ρ J کے طور پر لکھا جا سکتا ہے۔ جب ρ مستقل ہے تو E براہ راست J کے متناسب ہے، مطلب یہ ہے کہ اگر E بڑھتا ہے تو J بڑھتا ہے یا اگر E کم ہوتا ہے تو J کم ہوتا ہے۔
اسی طرح، مساوات R = V/I کو V = I R کے طور پر لکھا جا سکتا ہے۔ جب R مستقل ہے، V براہ راست I کے متناسب ہے، مطلب یہ ہے کہ اگر V بڑھتا ہے، I بڑھتا ہے، یا اگر V کم ہوتا ہے، I گھٹتا ہے۔

وہ مواد جو اوہم کے قانون کی تعمیل کرتے ہیں انہیں اوہمک کہا جاتا ہے، جب کہ وہ مواد جو اوہم کے قانون کی پابندی نہیں کرتے انہیں غیر ہمک کہا جاتا ہے۔ تقریباً تمام دھاتی کنڈکٹر اوہمک ہوتے ہیں، جبکہ بہت سے دوسرے مواد غیر ہمک ہوتے ہیں۔

غیر اومک مواد میں، برقی مزاحمت مستقل نہیں ہوتی، لیکن موجودہ اور ممکنہ فرق کے لحاظ سے مختلف ہوتی ہے۔ اس کا مطلب ہے کہ اگر کرنٹ بدلتا ہے تو مادے کی مزاحمت بھی بدل جاتی ہے اور اسی طرح اگر وولٹیج بدل جائے تو مواد کی مزاحمت بھی بدل جاتی ہے۔ چونکہ برقی مزاحمت مختلف ہوتی ہے، غیر اومک مواد میں، وولٹیج (V) کرنٹ (I) کے براہ راست متناسب نہیں ہے۔

V، I اور R گراف

اومک مواد میں، V سے I کا تناسب مستقل ہے، جس کی نمائندگی ایک سیدھی لکیر سے ہوتی ہے۔ اوہمک مواد کی مثالیں دھاتی موصل ہیں۔ دریں اثنا، غیر ہمک مواد میں، V سے I کا تناسب مستقل نہیں ہے، جس کی نمائندگی ایک خمیدہ لکیر سے ہوتی ہے۔ غیر ہمک مواد کی مثالیں سیمی کنڈکٹر ڈایڈس اور ٹرانجسٹر ہیں۔

اوہم کا قانون صرف اوہمک مادوں پر لاگو ہوتا ہے نہ کہ تمام مادوں پر، اس لیے اسے نیوٹن کے قوانین یا طبیعیات کے دیگر قوانین کی طرح قانون کہنا غلط ہے۔ طبیعیات کے قوانین دراصل تمام اشیاء پر لاگو ہوتے ہیں، نہ صرف بعض اشیاء پر۔ تاہم، اوہم کے قانون کا استعمال ایک عام رواج بن گیا ہے، اس لیے اسے اب بھی اوہم کا قانون کہا جاتا ہے، جب تک یہ یاد رہے کہ اوہم کا قانون صرف اوہمی اشیاء پر لاگو ہوتا ہے۔ اوہم کے قانون کے علاوہ، ایک عام غلط فہمی کی ایک اور مثال مثالی گیس کے قانون یا ہُک کے قانون کا استعمال ہے۔