Охмов закон: откривен однос струје и напона

Охмов закон је кључно правило за анализу електричних кола, описује однос између три кључне физичке величине: напона, струје и отпора. Представља да је струја пропорционална напону преко две тачке, при чему је константа пропорционалности отпор.

Однос дефинисан Охмовим законом генерално је изражен у три еквивалентна облика:

Ја = В / Р
Р = В / Ја
В = ИР

са овим променљивим дефинисаним преко проводника између две тачке на следећи начин:

• Ја представља електрична струја, у јединицама ампера.
• В представља Напон мерено преко проводника у волтима и
• Р представља отпор проводника у ома.

Један од начина да се то концептуално посматра је да као струја, Ја, тече преко отпорника (или чак преко не-савршеног проводника, који има одређени отпор), Р, тада струја губи енергију. Зато ће енергија прећи преко проводника бити већа од енергије након што пређе преко проводника, а ова разлика у електричном је представљена у разлици напона, В, преко проводника.

Разлика напона и струје између две тачке може се мерити, што значи да је и сам отпор изведена количина која се не може директно експериментално мерити. Међутим, када убацимо неки елемент у струјни круг који има познату вредност отпора, тада сте у могућности да користи тај отпор заједно са измереним напоном или струјом да идентификује другу непознаницу количина.

Немачки физичар и математичар Георг Симон Охм (16. марта 1789. - 6. јула 1854. год. Ц.Е.) истраживање електричне енергије 1826. и 1827. године, објављујући резултате који су постали познати под називом Охмов закон 1827. Могао је да измери струју галванометром и покушао је са неколико различитих подешавања да утврди разлику напона. Прва је била волтаична гомила, слична оригиналним батеријама које је 1800. створио Алессандро Волта.

У потрази за стабилнијим извором напона, касније је прешао на термопарове, који стварају разлику напона на основу температурне разлике. Оно што је он директно измерио је да је струја пропорционална разлици температуре између два електрична спајања, али пошто је разлика напона директно повезана са температуром, то значи да је струја била пропорционална напону разлика.

Једноставно речено, ако удвостручите температурну разлику, удвостручили сте напон и такође удвостручили струју. (Под претпоставком, наравно да се ваш термоелемент не топи или тако нешто. Постоје практична ограничења где би се то могло покварити.)

Охм заправо није био први који је истраживао такву везу, упркос објављивању прве. Претходни рад британског научника Хенрија Цавендисха (10. октобар 1731. - 24. фебруара 1810. п. Е.) У 1780-их су резултирале у њему да коментарише у својим часописима који су, чини се, указивали на исто однос. Без да је ово објављено или на други начин објављено другим научницима његовог времена, Цавендисхови резултати нису били познати, што је оставио отвор Охму да открије ово откриће. Због тога овај чланак није насловљен Цавендисх'с Лав. Те резултате је касније објавио 1879. године Јамес Цлерк Маквелл, али до тада је кредит за Охма већ успостављен.

Други начин представљања Охмовог закона развио је Густав Кирцххофф (од Кирцхофф-ови закони славе), и има облик:

Ј = σЕ

где ове променљиве заступају:

• Ј представља густину струје (или електричну струју по јединици пресека) материјала. Ово је векторска количина која представља вредност у векторском пољу, што значи да садржи и величину и правац.
• сигма представља проводљивост материјала која зависи од физичких својстава појединог материјала. Проводљивост је реципрочна отпорности материјала.
• Е представља електрично поље на тој локацији. Такође је векторско поље.

Оригинална формулација Охмовог закона је у основи ан идеализовани модел, који не узима у обзир појединачне физичке разлике унутар жица или електричног поља које се креће кроз њега. За већину основних апликација кругова, ово је поједностављење савршено у реду, али када се детаљније позабавите или радите са прецизнијим елементима кола, можда је Важно је размотрити како се тренутни однос разликује у различитим деловима материјала, и ту долази ова општа верзија једнаџбе игра.