Ohmin laki on avainasääntö sähköpiirien analysoinnissa, ja se kuvaa kolmen keskeisen fyysisen suuruuden: jännitteen, virran ja vastuksen välistä suhdetta. Se edustaa sitä, että virta on verrannollinen jännitteeseen kahden pisteen välillä, suhteellisuusvakion ollessa vastus.
Ohmin lain käyttäminen
Ohmin lain määrittelemä suhde ilmaistaan yleensä kolmessa vastaavassa muodossa:
minä = V / R
R = V / minä
V = IR
nämä muuttujat määritetään johtimen yli kahden pisteen välillä seuraavalla tavalla:
- minä edustaa sähkövirta, yksikköinä ampeereina.
- V edustaa Jännite - mitattu johtimen poikki volteina, ja -
- R edustaa johtimen vastusta ohmeina.
Yksi tapa ajatella tätä käsitteellisesti on, että nykyisenä, minä, virtaa vastuksen (tai jopa ei-täydellisen johtimen, jolla on jonkin verran vastusta) läpi, R, sitten virta menettää energiaa. Ennen kuin se läpäisee johtimen, tuleva energia on siis suurempi kuin energia sen jälkeen, kun se ylittää johtimen, ja tämä sähköinen ero esitetään jännite-erossa, V, johtimen poikki.
Jänniteero ja virta kahden pisteen välillä voidaan mitata, mikä tarkoittaa, että vastus itsessään on johdettu määrä, jota ei voida suoraan mitata kokeellisesti. Kun kuitenkin lisäämme jonkin elementin piiriin, jolla on tunnettu vastusarvo, niin olet pystyy käyttämään tätä vastusta mitatun jännitteen tai virran kanssa tunnistaakseen muut tuntemattomat määrä.
Ohmin lain historia
Saksalainen fyysikko ja matemaatikko Georg Simon Ohm (16. maaliskuuta 1789 - 6. heinäkuuta 1854 C.E.) sähkötutkimus vuosina 1826 ja 1827, julkaisemalla tulokset, jotka tunnetaan nimellä Ohmin laki vuonna 2002 1827. Hän pystyi mittaamaan virran galvanometrillä ja yritti muutamaa erilaista asetusta jänniteeron määrittämiseksi. Ensimmäinen oli voltaattinen kasa, samanlainen kuin Alessandro Voltan vuonna 1800 luomat alkuperäiset akut.
Etsiessään vakaampaa jännitelähdettä hän siirtyi myöhemmin termoelementteihin, jotka luovat lämpötilaeroon perustuvan jänniteeron. Mitä hän todella mittasi, oli se, että virta oli verrannollinen kahden sähköisen liitoksen lämpötilaeroon, mutta koska jänniteero oli suoraan yhteydessä lämpötilaan, tämä tarkoittaa, että virta oli verrannollinen jännitteeseen ero.
Yksinkertaisesti sanottuna, jos kaksinkertaistit lämpötilaeron, kaksinkertaistit jännitteen ja myös kaksinkertaisen virran. (Oletetaan tietenkin, että termoelementtisi ei sula tai jotain. On käytännöllisiä rajoituksia, joissa tämä hajoaa.)
Ohm ei oikeastaan ollut ensimmäinen, joka tutki tällaista suhdetta huolimatta julkaisemisesta ensin. Brittiläisen tutkijan Henry Cavendishin aiempi työ (10. lokakuuta 1731 - 24. helmikuuta 1810 C. E.) 1780-luvulla hän oli joutunut kommentoimaan lehtiään, jotka näyttivät osoittavan saman suhdetta. Cavendishin tuloksia ei tiedetty, ellei tätä julkaistu tai muuten välitetä muille hänen päivänsa tutkijoille. Cavendishin tuloksia ei tiedetty, joten Ohmin aukko oli löytö. Siksi tässä artikkelissa ei ole otsikkoa Cavendishin laki. Tulokset julkaisi myöhemmin vuonna 1879 James Clerk Maxwell, mutta siihen mennessä luotto oli jo vahvistettu Ohmille.
Ohmin lain muut muodot
Toisen tavan edustaa Ohmin lakia on kehittänyt Gustav Kirchhoff (of Kirchoffin lait kuuluisuus), ja se on muodossa:
J = σE
missä nämä muuttujat tarkoittavat:
- J edustaa materiaalin virtatiheyttä (tai sähkövirtaa poikkileikkausyksikköä kohti). Tämä on vektorimäärä, joka edustaa arvoa vektorikentässä, tarkoittaen, että se sisältää sekä suuruuden että suunnan.
- sigma edustaa materiaalin johtavuutta, joka riippuu yksittäisen materiaalin fysikaalisista ominaisuuksista. Johtavuus on materiaalin resistiivisyyden vastavuoroinen.
- E tarkoittaa sähkökenttää kyseisessä paikassa. Se on myös vektorikenttä.
Ohmin lain alkuperäinen sanamuoto on pohjimmiltaan ihanteellinen malli, joka ei ota huomioon johtimien tai niiden läpi kulkevan sähkökentän yksittäisiä fyysisiä variaatioita. Useimmissa peruspiirisovelluksissa tämä yksinkertaistaminen on täysin hieno, mutta kun se menee yksityiskohtaisemmin tai työskennellään tarkempien piirielementtien kanssa, se saattaa olla Tärkeää on harkita kuinka nykyinen suhde on erilainen materiaalin eri osissa, ja juuri tästä yhtälön yleisestä versiosta tulee pelata.