Legea lui Ohm a fost dat de un fizician german Georg Simon Ohm . Stabilește relația dintre curent, rezistență și tensiune pe un circuit electric. Această relație dintre curentul I, tensiunea V și rezistența R a fost dată de celebrul om de știință german Georg Simon Ohm în 1827. În timpul experimentului său, a descoperit că produsul dintre curentul care curge prin conductor și rezistența conductorului determină căderea de tensiune peste acel conductor din circuit.

În acest articol, vom explora în detaliu conceptul Legii lui Ohm, incluzând toate subiectele menționate în următorul tabel de conținut.

Definiția legii lui Ohm

Legea lui Ohm spune că tensiunea pe un conductor este direct proporțională cu curentul care circulă prin el, cu condiția ca toate condițiile fizice și temperaturile să rămână constante.

Prin urmare, conform legii lui Ohm, curentul care trece prin conductor este direct proporțional cu tensiunea pe circuit, adică. V ∝ I. Astfel, întrucât Legea lui Ohm oferă relația de bază dintre tensiunea aplicată și curentul prin conductor, este considerată legea de bază care ne ajută în tratarea circuitului electric. Legea lui Ohm spune că curentul urmează o relație liniară cu tensiunea.

Explicația legii lui Ohm

Legea lui Ohm este una dintre legile fundamentale ale electrostaticei care afirmă că tensiunea pe orice conductor este direct proporțională cu curentul care curge în acel conductor. Putem defini această condiție ca:

V ∝ I

Eliminarea semnului de proporționalitate,

V = RI

Unde R este constanta de proporționalitate și se numește Rezistența materialului. Rezistența materialului se calculează astfel:

R = V/I

Rezistența se măsoară în ohmi. Se notează prin simbolul Ω.

Formula legii lui Ohm

Cu condiția ca toți parametrii fizici și temperaturile să rămână constanți, legea lui Ohm afirmă că tensiunea pe un conductor este direct proporțională cu curentul care circulă prin acesta.

Legea lui Ohm este formulată astfel:

V ∝ I

SAU

V = I × R

Unde,

• R este Constanta Proporționalității cunoscută ca Rezistenţă,
• ÎN este Tensiunea aplicată și
• eu este curentul care circulă prin circuitul electric.

Formula de mai sus poate fi rearanjată pentru a calcula și curentul și rezistența, după cum urmează:

Conform legii lui Ohm, curentul care trece prin conductor este:

I = V/R

În mod similar, rezistența poate fi definită ca:

R = V/I

Graficul legii lui Ohm

Legea lui Ohm este valabilă atunci când condițiile fizice precum temperatura și altele sunt constante. Acest lucru se datorează faptului că curentul care circulă prin circuit variază prin modificarea temperaturii. Prin urmare, în astfel de cazuri când intră în joc factori fizici precum temperatura, legea lui Ohm încalcă. De exemplu, în cazul unui bec, unde temperatura crește atunci când crește curentul care trece prin el. Aici, legea lui Ohm nu respectă.

Graficul pentru un circuit ohmic este discutat în imaginea de mai jos,

Graficul legii lui Ohms

Unitatea de lege a lui Ohm

Există trei mărimi fizice care sunt asociate cu Legea Ohms care includ:

• Actual
• Voltaj
• Rezistenţă

Tabelul adăugat mai jos arată diferitele simboluri și unitatea lor utilizată.

Ecuațiile legii lui Ohm

Legea lui Ohm oferă trei ecuații care sunt:

• V = I × R
• I = V/R
• R = V/I

Unde,

• ÎN este tensiunea,
• eu este curentul, și
• R este rezistenta.

Relația dintre tensiune, curent și rezistență: legea lui Ohm

Relația dintre tensiune, curent și rezistență poate fi studiată cu ușurință folosind formula,

V = IR

Unde,

• ÎN este tensiunea,
• eu este rezistența și
• R este rezistenta.

Putem studia această formulă cu ajutorul tabelului discutat mai jos,

cum se transformă un șir într-un int

Triunghiul legii lui Ohm

Triunghiul Legii lui Ohm este o reprezentare vizuală pentru înțelegerea și învățarea relației Legii lui Ohm dintre tensiune, curent și rezistență. Acest instrument ajută inginerii să-și amintească ordinea relației dintre cele trei aspecte principale: curent (I), tensiune (V) și rezistență (R).

Triunghiul Legii lui Ohm

Forma vectorială a legii lui Ohm

Relația dintre curent și tensiune este stabilită de legea lui Ohm, iar forma sa vectorială este:

Unde,

• este vector de densitate de curent,
• este vectorul câmpului electric și
• p este conductivitatea materialului.

Rezistivitate

Obstacolul cu care se confruntă electronii în timpul mișcării în orice material se numește rezistivitate a materialului.

Fie un rezistor cu o lungime de „l” și aria secțiunii transversale a lui „A” are o rezistență R. Atunci știm,

Rezistența este direct proporțională cu lungimea rezistorului, adică R ∝ l, . . .(1)

Rezistența este invers proporțională cu aria secțiunii transversale a rezistorului, adică R ∝ 1/A . . .(2)

combinarea eq. (1) și ecuația (2)

R = ρl / A

Unde r este constanta de proporționalitate numită coeficient de rezistență sau rezistivitate.

Acum dacă L = 1 m și A = 1 m², în formula de mai sus obținem,

R = ρ

Aceasta înseamnă pentru un rezistor cu lungimea de 1 m și aria secțiunii transversale de 1 m²rezistența se numește rezistivitate a materialului.

Verificarea experimentală a legii lui Ohm

Verificarea legii lui Ohm se realizează prin efectuarea următorului experiment.

Aparat necesar

Aparatul necesar pentru efectuarea experimentului pentru verificarea legii lui Ohm este:

• Rezistor
• Ampermetru
• Voltmetru
• Baterie
• Cheie pentru priză
• Reostat

Schema circuitului

Schema circuitului pentru verificarea experimentală a legii lui Ohm este dată în diagrama de mai jos,

Schema circuitului Legii lui Ohms

Procedură

Procedura de verificare experimentală a Legii lui Ohm este menționată mai jos:

• Cheia K este închisă inițial și reostatul este reglat astfel încât citirea în ampermetrul A și voltmetrul V să fie minimă.
• Curentul este apoi crescut în circuit prin reglarea reostatului și se înregistrează curentul la diferite valori ale reostatului și tensiunea respectivă a acestora.
• Acum pentru diferite valori ale tensiunii (V) și curentului (I) și apoi calculați raportul V/I.
• După calcularea tuturor rapoartelor V/I pentru diferite valori ale tensiunii și curentului, observăm că valoarea este aproape constantă.
• Acum, trasând un grafic al curentului față de diferența de potențial, obținem o linie dreaptă. Aceasta arată că curentul este direct proporțional cu diferența de potențial și panta sa este rezistența firului.

Diagrama circulară a legii lui Ohm

Pentru a înțelege mai bine relația dintre diferiți parametri, putem lua toate ecuațiile folosite pentru a găsi tensiunea, curentul, rezistența și puterea și le putem condensa într-o diagramă plăcitoare a legii lui Ohm, așa cum se arată mai jos:

Diagrama circulară a legii lui Ohms

Tabelul cu matricea legii lui Ohm

La fel ca diagrama circulară a legii lui Ohm prezentată mai sus, putem condensa ecuațiile individuale ale legii lui Ohm într-un tabel matricial simplu, așa cum se arată mai jos, pentru o referință ușoară când calculăm o valoare necunoscută.

Tabelul cu matricea legii Ohms

Aplicații ale legii lui Ohm

Când celelalte două numere sunt cunoscute, legea lui Ohm poate fi utilizată pentru a determina tensiunea, curentul, impedanța sau rezistența unui circuit electric liniar.

Principalele aplicații ale Legii lui Ohm:

• De asemenea, simplifică calculele de putere.
• Pentru a menține căderea de tensiune dorită între componentele electrice, se folosește legea lui Ohm.
• Trebuie determinate tensiunea, rezistența sau curentul unui circuit electric.
• Legea lui Ohm este, de asemenea, utilizată pentru a redirecționa curentul în ampermetre DC și alte șunturi DC.

Cum se stabilește o relație curent-tensiune?

Raportul V ⁄ I rămâne constant pentru o rezistență dată în timp ce se stabilește conexiunea curent-tensiune, prin urmare un grafic al diferenței de potențial (V) și curentului (I) trebuie să fie o linie dreaptă.

Cum putem descoperi valorile necunoscute de rezistență?

Raportul constant este cel care determină valorile necunoscute ale rezistenței. Rezistența unui fir cu o secțiune transversală uniformă se bazează pe lungimea (L) și aria secțiunii transversale (A). De asemenea, se bazează pe temperatura conductorului.

Rezistența, la o temperatură dată,

R = ρ L ⁄ A

Unde,
r este rezistența specifică sau rezistivitatea și este caracteristica materialului firului.

Rezistența sau rezistivitatea specifică a materialului de sârmă este:

ρ = R A ⁄ L

Calcularea puterii electrice folosind legea lui Ohm

Definim puterea electrică ca fiind puterea necesară sarcinilor electrice pentru a face diferite lucrări. Rata consumului de energie electrică se numește putere electrică. Unitatea de măsură a puterii electrice este watul. Folosind legea lui Ohm putem găsi cu ușurință puterea circuitului electric. Formula de calcul a puterii electrice este:

P = VI

Unde,

P este puterea circuitului, V este tensiunea pe circuit și I este curentul care trece prin circuit.

Știm că, folosind legea lui Ohm,

V = IR

Folosind formula de putere pe care o obținem,

P = V²/R

P = I²R

Limitările Legii Ohms

Diverse limitări ale legii Ohms sunt:

• Legea lui Ohm nu se aplică rețelelor unilaterale. Curentul poate circula doar într-o singură direcție în rețele unilaterale. Diode, tranzistori și alte componente electronice sunt utilizate în acest tip de rețele.
• Componentele neliniare sunt, de asemenea, scutite de legea lui Ohm. Componentele neliniare au un curent care nu este proporțional cu tensiunea aplicată, ceea ce implică faptul că valoarea rezistenței acelor elemente variază în funcție de tensiune și curent. Tiristorul este un exemplu de element neliniar.

Analogii ale legii lui Ohm

Există diverse analogii date în trecut pentru a explica legea lui Ohm, unele dintre cele mai comune analogii sunt:

• Analogia conductei de apă
• Analogia temperaturii

Să discutăm aceste analogii în detaliu.

Analogia conductei de apă pentru legea lui Ohm

Știm că curentul care trece prin orice circuit depinde de tensiunea aplicată și de rezistența circuitului. Dar putem vedea curentul care curge prin circuit, pentru a-l înțelege mai bine folosim Analogia conductei de apă în care apa care curge reprezintă curentul și putem înțelege legea lui Ohm folosind acest concept.

Apa care curge prin conducte este similară cu curentul care curge prin circuitul electric. Știm că într-un circuit electric, tensiunea este necesară pentru a deplasa curentul în circuit în același mod Presiunea din sistemul de conducte de apă permite ca apa să curgă ușor în sistem.

Dacă presiunea crește, mai multă apă curge prin țeavă, ceea ce seamănă cu legea lui Ohm, care spune că dacă tensiunea crește, mai mult curent curge prin circuitul electric.

mysql listează toți utilizatorii

Analogia temperaturii

În mod similar, un circuit de temperatură poate fi, de asemenea, comparat cu un conductor ohmic. Aici, gradientul de temperatură funcționează similar cu tensiunea, iar fluxul de căldură funcționează similar cu curentul.

Citeşte mai mult,

• Rezistenţă
• Factori care afectează rezistența
• Auto-inductanță

Exemple rezolvate pe legea lui Ohm

Exemplul 1: Aflați rezistența unui circuit electric cu o tensiune de alimentare de 15 V și un curent de 3 mA.

Soluţie:

Dat:

V = 15 V,

I = 3 mA = 0,003 A

Rezistența unui circuit electric este dată astfel:

⇒ R = V / I

⇒ R = 15 V / 0,003 A
⇒ R = 5000 Ω
⇒ R = 5 kΩ

Prin urmare, rezistența unui circuit electric este 5 kΩ .

Exemplul 2: Dacă rezistența unui fier de călcat electric este de 10 Ω și un curent de 6 A trece prin rezistență. Aflați tensiunea dintre două puncte.

Soluţie:

Dat:

I = 6 A, R = 10 Ω

Formula de calcul a tensiunii este dată astfel:

V = I × R

⇒ V = 6 A × 10 Ω
⇒ V = 60 V

Prin urmare, tensiunea dintre două puncte este 60 V .

Exemplul 3: Găsiți curentul care trece prin conductor care trag 20 de volți când puterea absorbită de acesta este de 60 de wați.

Soluţie:

Conform lui Ohm P = VI

Având în vedere P = 60 wați, V = 20 volți

⇒ I = P/V
⇒ I = 60/20
⇒ I = 3 A

Prin urmare, curentul care circulă prin conductor este 3 A

Exemplul 4: O baterie de 6 V este conectată la becul cu rezistență de 4 Ω. Găsiți curentul care trece prin bec și puterea circuitului.

Soluţie:

Dat,
V=6V
R = 4 Ω

Noi stim aia,

V = IR (Legea Ohms)

⇒ 6 = 4R

⇒ I = 6 ÷ 4 = 1,5 A

⇒ I = 1,5 A

Astfel, curentul care trece prin bec este de 1,5 A

Pentru puterea circuitului

P = VI

⇒ P = (6)(1,5)

⇒ P = 9 wați

Astfel, puterea circuitului este de 9 wați.

Întrebări frecvente despre legea lui Ohm

Î1: Care este legea lui Ohm?

Răspuns:

Conform legii lui Ohm, curentul care trece prin conductor este direct proporțional cu diferența de potențial la capătul conductorului, dacă temperatura și celelalte condiții fizice nu se modifică.

Î2: Cine a descoperit legea lui Ohm?

Răspuns:

Fizicianul german Georg Simon Ohm a fost primul care a explicat Legea lui Ohm. El a afirmat că curentul care trece prin conductor este direct proporțional cu tensiunea aplicată.

Î3: Este legea lui Ohm aplicabilă universal?

Răspuns:

Legea lui No Ohm nu este o lege universală, deoarece nu este aplicabilă tuturor circuitelor electrice.

• Circuitele care respectă legea lui Ohm se numesc circuit ohmic
• Circuitele care nu respectă legea lui Ohm se numesc circuit non-ohmic

Î4: Când a fost descoperită legea lui Ohm?

Răspuns:

Legea lui Ohm a fost formulată pentru prima dată de Georg Simon Ohm în cartea sa The Galvanic Chain, Mathematically Edited în anul 1827.

Î5: Care este unitatea de rezistență?

Răspuns:

Unitatea de rezistență SI este Ohm. Se notează cu Ω.

cum se apelează o metodă în java

Î6: Care este formula dimensională pentru rezistență?

Răspuns:

Formula dimensională pentru rezistență este [M¹L²T^-3eu^-2]

Î7: De ce legea lui Ohm nu se aplică semiconductorilor?

Răspuns:

Dispozitivele semiconductoare sunt de natură neliniară, din cauza căreia legea lui Ohm nu li se aplică. Acest lucru indică faptul că raportul tensiune-curent nu rămâne constant atunci când tensiunea variază.

Î8: Când eșuează legea lui Ohm?

Răspuns:

Comportarea semiconductorilor și a dispozitivelor unilaterale precum diodele definește legea lui Ohm. Dacă factorii fizici precum temperatura și presiunea nu sunt menținuți constanți, legea lui Ohm poate să nu ofere efectele scontate.