Ohmov zakon u diferencijalnom i integralnom obliku kaže da je struja kroz vodič između dvije točke izravno proporcionalna naponu u dvije točke. Jednadžba s konstantom izgleda ovako:
I=V/R, gdje je I točka struje kroz vodič u jedinicama ampera, V (Volt) je napon mjeren vodičem u jedinicama volta, R je otpor materijala koji se provodi u omima. Točnije, Ohmov zakon kaže da je R konstanta u tom pogledu, neovisna o struji.
Što se može razumjeti pod "Ohmovim zakonom"?
Ohmov zakon u diferencijalnom i integralnom obliku empirijski je odnos koji točno opisuje vodljivost velike većine vodljivih materijala. Međutim, neki materijali ne poštuju Ohmov zakon, oni se nazivaju "nonohmični". Zakon je dobio ime po znanstveniku Georgu Ohmu, koji ga je objavio 1827. godine. Opisuje mjerenja napona i struje pomoću jednostavnih električnih krugova koji sadržerazne duljine žice. Ohm je objasnio svoje eksperimentalne rezultate malo složenijom jednadžbom od modernog oblika iznad.
Koncept Ohmovog zakona u razl. oblik se također koristi za označavanje raznih generalizacija, na primjer, njegov se vektorski oblik koristi u elektromagnetizmu i znanosti o materijalima:
J=σE, gdje je J broj električnih čestica na određenom mjestu u otpornom materijalu, e je električno polje na tom mjestu, a σ (sigma) je materijal koji ovisi o parametru vodljivosti. Gustav Kirchhoff formulirao je zakon upravo ovako.
Povijest
Povijest
U siječnju 1781., Henry Cavendish eksperimentirao je s Leydenskom staklenkom i staklenom cijevi različitih promjera napunjenom otopinom soli. Cavendish je napisao da se brzina mijenja izravno kao stupanj elektrifikacije. U početku, rezultati su bili nepoznati znanstvenoj zajednici. Ali Maxwell ih je objavio 1879.
Ohm je radio na otporu 1825. i 1826. i objavio svoje rezultate 1827. u "Galvanski krug dokazan matematički". Inspirirao ga je rad francuskog matematičara Fouriera, koji je opisao provođenje topline. Za pokuse je u početku koristio galvanske pilote, ali je kasnije prešao na termoelemente, koji bi mogli osigurati stabilniji izvor napona. Djelovao je s konceptima unutarnjeg otpora i konstantnog napona.
Također u ovim eksperimentima, galvanometar je korišten za mjerenje struje, budući da je naponizmeđu terminala termoelementa proporcionalno temperaturi priključka. Zatim je dodao ispitne vodove različitih duljina, promjera i materijala kako bi dovršio krug. Otkrio je da se njegovi podaci mogu modelirati sljedećom jednadžbom
x=a /b + l, gdje je x očitanje mjerača, l je duljina ispitnog voda, a ovisi o temperaturi spoja termoelementa, b je konstanta (konstanta) cijele jednadžbe. Ohm je dokazao svoj zakon na temelju ovih proračuna proporcionalnosti i objavio svoje rezultate.
Važnost Ohmovog zakona
Ohmov zakon u diferencijalnom i integralnom obliku bio je vjerojatno najvažniji od ranih opisa fizike elektriciteta. Danas to smatramo gotovo očiglednim, ali kada je Om prvi put objavio svoje djelo, to nije bio slučaj. Kritičari su na njegovu interpretaciju reagirali neprijateljski. Njegovo djelo nazvali su "golim fantazijama", a njemački ministar obrazovanja izjavio je da je "profesor koji propovijeda takvu herezu nedostojan podučavanja znanosti."
Prevladavajuća znanstvena filozofija u Njemačkoj u to vrijeme smatrala je da eksperimenti nisu potrebni da bi se razvilo razumijevanje prirode. Osim toga, Geogrov brat Martin, inače matematičar po struci, borio se s njemačkim obrazovnim sustavom. Ovi čimbenici spriječili su prihvaćanje Ohmovog djela, a njegovo djelo nije postalo široko prihvaćeno sve do 1840-ih. Ipak, Om je dobio priznanje za svoj doprinos znanosti mnogo prije svoje smrti.
Ohmov zakon u diferencijalnom i integralnom obliku je empirijski zakon,generalizacija rezultata mnogih eksperimenata, koji su pokazali da je struja približno proporcionalna naponu električnog polja za većinu materijala. Manje je temeljna od Maxwellovih jednadžbi i nije prikladna u svim situacijama. Svaki materijal će se razbiti pod snagom dovoljnog električnog polja.
Ohmov zakon promatran je na širokom rasponu ljestvica. Početkom 20. stoljeća Ohmov zakon nije razmatran na atomskoj skali, ali eksperimenti potvrđuju suprotno.
Kvantni početak
Ovisnost gustoće struje o primijenjenom električnom polju ima suštinski kvantno-mehanički karakter (klasična kvantna permeabilnost). Kvalitativni opis Ohmovog zakona može se temeljiti na klasičnoj mehanici koristeći Drudeov model koji je razvio njemački fizičar Paul Drude 1900. godine. Zbog toga, Ohmov zakon ima mnogo oblika, kao što je takozvani Ohmov zakon u diferencijalnom obliku.
Drugi oblici Ohmovog zakona
Ohmov zakon u diferencijalnom obliku izuzetno je važan koncept u elektrotehnici/elektronici jer opisuje i napon i otpor. Sve je to međusobno povezano na makroskopskoj razini. Prilikom proučavanja električnih svojstava na makro- ili mikroskopskoj razini koristi se srodnija jednadžba, koja se može nazvati "Ohmova jednadžba", koja ima varijable koje su usko povezane sa skalarnim varijablama V, I i R Ohmovog zakona, ali koje su stalna funkcija položaja uistraživač.
Učinak magnetizma
Ako je prisutno vanjsko magnetsko polje (B) i vodič ne miruje, već se kreće brzinom V, tada se mora dodati dodatna varijabla koja uzima u obzir struju induciranu Lorentzovom silom na naboju nositelji. Također se naziva Ohmov zakon integralnog oblika:
J=σ (E + vB).
U okviru mirovanja pokretnog vodiča, ovaj se član ispušta jer je V=0. Nema otpora jer se električno polje u okviru mirovanja razlikuje od E-polja u laboratorijskom okviru: E'=E + v × B. Električno i magnetsko polje su relativne. Ako je J (struja) promjenjiva jer se primijenjeni napon ili E-polje mijenja s vremenom, tada se otporu mora dodati reaktancija kako bi se uračunala samoindukcija. Reaktancija može biti jaka ako je frekvencija visoka ili je vodič namotan.
