Prawo Ohma: defnicja, wzory, interpretacja


 Prawo Ohma:


Co głosi prawo Ohma

Prawo Ohma: natężenie prądu stałego płynącego przez przewodnik jest wprost proporcjonalne do napięcia przyłożonego do jego końców.

Prawo Ohma zostało sformułowane przez niemieckiego fizyka i matematyka Georga Ohma w latach 1825-26 na podstawie doświadczeń. Jest ono prawem doświadczalnym a nie uniwersalnym – ma zastosowanie dla niektórych materiałów oraz warunków (np. temperatury).

 Georg Ohm, twórca prawa Ohma

Wzór na prawo Ohma

Natężenie prądu stałego płynącego przez przewodnik jest proporcjonalne do napięcia przyłożonego do jego końców:

\(U = R \cdot I \)

\(U \) – napięcie
\(I \) – natężenie prądu

Opór prądu elektrycznego (rezystancja)

Współczynik propocjonalności R nazwa się oporem elektrycznym lub rezystancją.

Stosunek napięcia do natężenia prądu dla danego przewodnika jest stały:

\(R = \frac{U}{I} \)

\(R \) – opór elektryczny
\(U \) – napięcie
\(I \) – natężenie prądu

Jednostka oporu elektrycznego – Ohm

Jednostką oporu elektrycznego jest 1 om (1 Ω):

\(1 \Omega = \frac{1V}{1A} \)

Opornik ma opór 1 oma jeżeli przyłożone napięcie 1 wolta wywołuje przepływ prądu o natężeniu 1 ampera.

Konduktancja prądu elektrycznego (G)

Konduktancja prądu elektrycznego to współczynnik proporcjonalności pomiędzy natężeniem i napięciem oznaczany zwykle przez G:

\(I = G \cdot U \)

\(U \) – napięcie
\(I \) – natężenie prądu
\(G \) – konduktancja

Konduktancja to odwrotność oporu prądu elektrycznego czyli rezystancji:

\(G = \frac{1}{R} \)

\(G \) – konduktancja
\(R \) – opór elektryczny (rezystancja)

Interpretacja prawa Ohma

Natężenie prądu, będące efektem przyłożonego napięcia, zachowuje się proporcjonalnie do swojej przyczyny. Przykładowo: gdy przyłożone napięcie wzrośnie dwa razy to spowoduje również dwukrotny wzrost przepływ prądu (natężenia prądu).

Pamiętajmy, że Prawo Ohma jest spełniane jedynie przez część materiałów – głównie przez metale i materiały ceramiczne.

Kiedy prawo Ohma jest spełnione

Prawo Ohma jest prawem doświadczalnym, spełnionym dla niektórych materiałów (np. metali) dla ustalonych warunków przepływu prądu, w szczególności temperatury przewodnika.

Materiały, które stosują się do prawa Ohma, nazywamy przewodnikami omowymi lub przewodnikami liniowymi. Przykłady przewodników, które stosują się do prawa Ohma to metale (np. miedź, złoto, żelazo), niektóre materiały ceramiczne i
elektrolity.

Materiały, które nie stosują sie do prawa Ohma, w których opór jest funkcją natężenia płynącego przez nie prądu nazywamy przewodnikami nieliniowymi. Przykłady przewodników, które nie stosują się do prawa Ohma to półprzewodniki i gazy.

Prawo Ohma nie jest spełnione gdy zmieniają się parametry przewodnika, szczególnie temperatura.

Zależność oporu elektrycznego od rozmiarów przewodnika:

Opór odcinka przewodnika o stałym przekroju poprzecznym R jest wprost proporcjonalny do długości tego odcinka l i odwrotnie proporcjonalny do pola przekroju S:

\(R = \rho \cdot \frac{l}{S} \)

\(R \) – opór elektryczny
\(\rho \) – opór właściwy
\(I \) – długość przewodnika
\(S \) – pole przekroju poprzecznego

Zależność ta została stwierdzona doświadczalnie przez brytyjskiego fizyka Humprehya Davego w 1822 roku, a więc przed sformułowaniem prawa Ohma.

Related Post

UDOSTĘPNIJ LINK:
Facebooktwittergoogle_plusmail