Ohmi seadus on elektriahelate analüüsimise põhireegel, mis kirjeldab kolme peamise füüsikalise suuruse suhet: pinge, voolutugevus ja takistus. See tähistab, et vool on võrdeline kahe punkti pingega, kusjuures proportsionaalsuse konstant on takistus.
Ohmi seaduse kasutamine
Ohmi seaduses määratletud seost väljendatakse üldiselt kolmel samaväärsel kujul:
Mina = V / R
R = V / Mina
V = IR
kusjuures need muutujad on määratletud dirigendil kahe punkti vahel järgmiselt:
- Mina tähistab elektrivool, amperites.
- V tähistab Pinge mõõdetuna juhi kohal voltides ja
- R tähistab juhi takistust oomides.
Üks viis sellele kontseptuaalselt mõelda on see, et praeguse Mina, voolab üle takisti (või isegi läbi mittetäiusliku juhi, millel on teatav takistus), R, siis vool kaotab energiat. Energia enne selle juhi ületamist on seetõttu suurem kui energia pärast seda, kui see juhi ületab, ja see elektriliste erinevuste erinevus on pinge erinevus, V, üle dirigendi.
Mõõta saab kahe punkti vahelist pinge erinevust ja voolu, mis tähendab, et takistus ise on tuletatud kogus, mida ei saa katseliselt otseselt mõõta. Kui aga sisestame mingi elemendi ahelasse, mille takistuse väärtus on teada, siis olete võimeline kasutama seda takistust koos mõõdetud pinge või vooluga muu tundmatu tuvastamiseks kogus.
Ohmi seaduse ajalugu
Saksa füüsik ja matemaatik Georg Simon Ohm (16. märts 1789 - 6. juuli 1854 C. E.) viis läbi aastatel 1826 ja 1827 tehtud elektrialased teadusuuringud, avaldades tulemused, mis said 2007. aastal nime Ohmi seaduseks 1827. Ta suutis mõõta voolu galvanomeetriga ja proovis paar erinevat seadistust, et tuvastada oma pinge erinevus. Esimene neist oli voltaic hunnik, mis sarnanes Alessandro Volta 1800. aastal loodud originaalpatareidega.
Stabiilsemat pingeallikat otsides vahetas ta hiljem termopaare, mis loovad temperatuuri erinevusest lähtuva pingeerinevuse. Mida ta tegelikult otseselt mõõtis, oli see, et vool oli võrdeline kahe elektripunkti vahelise temperatuuride erinevusega, kuid kuna pinge erinevus oli otseselt seotud temperatuuriga, tähendab see, et vool oli võrdeline pingega erinevus.
Lihtsamalt öeldes, kui te kahekordistaksite temperatuuri erinevust, siis kahekordistaksite pinget ja ka voolu. (Eeldades muidugi, et teie termopaar ei sula ega midagi. Seal on praktilised piirid, kus see laguneks.)
Ohm polnud tegelikult esimene, kes seda laadi suhet uuris, hoolimata esimesest avaldamisest. Briti teadlase Henry Cavendishi varasem töö (10. oktoober 1731 - 24. veebruar 1810 C. E.) 1780-ndate aastate jooksul oli ta teinud oma ajakirjades kommentaare, mis näisid viitavat samadele suhe. Cavendishi tulemusi ei olnud teada avaldatud ega muul viisil oma aja teiste teadlastega teatavaks tehtud. Järeldus avati Ohmile. Seetõttu pole selle artikli pealkiri Cavendishi seadus. Need tulemused avaldas 1879. aastal hiljem James Clerk Maxwell, kuid selleks ajaks oli krediit Ohmile juba loodud.
Ohmi seaduse muud vormid
Veel ühe viisi Ohmi seaduse esindamiseks töötas välja Gustav Kirchhoff (of Kirchoffi seadused kuulsus) ja selle vorm on järgmine:
J = σE
kus need muutujad tähistavad:
- J tähistab materjali voolutihedust (või elektrivoolu ristlõikepinna ühiku kohta). See on vektorkogus, mis tähistab väärtust vektorväljas, mis tähendab, et see sisaldab nii suurust kui ka suunda.
- sigma tähistab materjali juhtivust, mis sõltub konkreetse materjali füüsikalistest omadustest. Juhtivus on materjali vastupidavuse vastastikune väärtus.
- E tähistab elektrivälja selles kohas. See on ka vektorväli.
Ohmi seaduse algne sõnastus on põhimõtteliselt an idealiseeritud mudel, mis ei võta arvesse juhtmete individuaalseid füüsikalisi erinevusi ega neid läbivat elektrivälja. Enamiku põhiliste vooluahelarakenduste jaoks on see lihtsustamine täiesti korras, kuid kui üksikasjalikumalt uurida või töötada täpsemate vooluahela elementidega, võib see olla oluline arvestada, kuidas praegune suhe on materjali erinevates osades erinev, ja just siis tuleb see võrrandi üldisem versioon mängima.