ОХМОВ ЗАКОН: ЈЕДИНИЦЕ И ФОРМУЛА, ПРОРАЧУН, ПРИМЕРИ, ВЕЖБЕ - ФИЗИЧКИ - 2025

Тхе Омов 'С права у својој макроскопском облику, указује да напон и интензитет струја у склоп је директно пропорционална отпор буде константа пропорционалности. Означавајући ове три величине као В, И и Р, Охмов закон каже да је: В = ИР

Исто тако, Охмов закон је генерализован тако да укључује елементе склопа који нису чисто отпорни у круговима наизменичних струја, на тај начин добива следећи облик: В = ИЗ

Слика 1. Охмов закон примјењив је на многе склопове. Извор: Викимедиа Цоммонс. Тлапицка

Где је З импеданција, која такође представља супротност проласку наизменичних струја од стране елемента круга, на пример кондензатора или индуктивности.

Треба напоменути да нису сви материјали и елементи склопова у складу са Охмовим законом. Они у којима он важи називају се охмички елементи, а у којима није испуњен, називају се нехимским или нелинеарним.

Уобичајени електрични отпорници су охмичког типа, али диоде и транзистори нису, будући да однос напона и струје у њима није линеаран.

Охмов закон дугује своје име њемачком физичару и математичару Георгу Симону Охму (1789-1854), који је каријеру провео проучавајући понашање електричних кола. Јединица за електрични отпор у међународном систему СИ названа је у његову част: охм, што је такође изражено грчким словом Ω.

Како се израчунава?

Иако је макроскопски облик Охмовог закона најпознатији, будући да повезује количине које су лако мерљиве у лабораторији, микроскопски облик односи две важне векторске величине: електрично поље Е и густину струје Ј :

Где је σ електрична проводљивост материјала, својство које указује на то колико је лако водити струју. Са своје стране, Ј је вектор чија је величина квоцијент између интензитета струје И и подручја попречног пресека А кроз који циркулише.

Логично је претпоставити да постоји природна веза између електричног поља унутар неког материјала и електричне струје која циркулише кроз њега, тако да што је већа струја, већа је и струја.

Али струја није вектор, јер нема правац у простору. С друге стране, вектор Ј је окомит - или нормално - на површину попречног пресека проводника и његов правац је смер струје.

Из овог облика Охмовог закона долазимо до прве једначине која претпоставља водич дужине ℓ и пресјека А и замјењујући величине Ј и Е величином :

Инверзија проводљивости назива се отпорност и означава се грчким словом ρ:

Тако:

Отпор проводника

У једначини В = (ρℓ / А) .И, константа (ρℓ / А) је отпор, дакле:

Отпор проводника зависи од три фактора:

-Одпорност ρ, типична за материјал са којим се производи.

-Ленгтх ℓ.

- Подручје А његовог пресека.

Што је ℓ већи, већи је отпор, јер садашњи носачи имају више могућности да се сударају са другим честицама унутар проводника и изгубе енергију. И обрнуто, што је виши А, то је лакше да се тренутни носачи правилно прелазе кроз материјал.

Коначно, у молекуларној структури сваког материјала лежи лакоћа којом једна супстанца омогућава пролазак електричне струје. Тако су, на пример, метали као што су бакар, злато, сребро и платина, са малим отпором, добри проводници, док дрво, гума и уље нису, због чега имају већу отпорност.

Примери

Ево два илустративна примера Охмовог закона.

Експериментирајте да проверите Охмов закон

Једноставно искуство илуструје Охмов закон, за то вам је потребан комад проводног материјала, променљиви извор напона и мултиметар.

Између крајева проводног материјала успоставља се напон В који се мора мало мењати. Помоћу променљивог извора напајања могу се подесити вредности наведеног напона које се мере мултиметером, као и струја И која струји кроз проводник.

Парови В и И вредности бележе се у табели и са њима је граф конструисан на папиру са графом. Ако је резултирајућа крива равна линија, материјал је охмички, али ако је било која друга крива, материјал је не-охмички.

У првом случају може се одредити нагиб линије, што је еквивалентно отпорности Р проводника или његовој обрнутој, проводљивости.

На слици испод, плава линија представља један од тих графикона за охмички материјал. У међувремену, жуте и црвене кривине су направљене од нехмичких материјала, на пример полуводича.

Слика 2. Графикон И вс. В за охмичке материјале (плава линија) и не-охмичке материјале. Извор: Викимедиа Цоммонс.

Хидрауличка аналогија Охмовог закона

Занимљиво је знати да електрична струја у Охмовом закону има понашање слично као вода која кружи кроз цев. Енглески физичар Оливер Лодге први је предложио симулацију понашања струје користећи елементе хидраулике.

На пример, цеви представљају проводнике, јер вода циркулише кроз њих, а струјни носачи кроз њих. Када у цеви постоји сужење, пролазак воде је отежан, па би то било еквивалентно електричном отпору.

Разлика притиска на два краја цеви омогућава да вода тече, што омогућава разлику у висини или пумпи за воду, и слично, разлика у потенцијалу (батерији) је оно што одржава наелектрисање. , еквивалентно протоку или количини воде по јединици времена.

Клипна пумпа би играла улогу извора наизменичног напона, али предност стављања пумпе за воду је у томе што би хидраулички круг био затворен, баш као што електрични круг мора да струја тече.

Слика 3. Хидрауличка аналогија за Охмов закон: у а) систему протока воде и у б) једноставном отпорничком кругу. Извор: Типпенс, П. 2011. Физика: појмови и апликације. 7тх Едитион. МцГрав Хилл.

Отпорници и прекидачи

Еквивалент прекидача у кругу, то би био стоп-стоп. То се тумачи на овај начин: ако је струјни круг отворен (стопцоцк затворен), струја, попут воде, не може тећи.

С друге стране, када је прекидач затворен (стопцоцк потпуно отворен), струја и вода могу без проблема да пролазе кроз проводник или цев.

Запорни вентил или вентил такође могу представљати отпор: када се славина потпуно отвори, то је еквивалентно непостојању отпора или кратком споју. Ако се потпуно затвори, то је попут отварања круга, док је делимично затворен, то је као отпор одређене вредности (види слику 3).

Вежбе

- Вежба 1

Познато је да електричном пеглу за правилно функционисање треба 2А на 120В. Какав је његов отпор?

Решење

Решите за отпор из Охмовог закона:

- Вежба 2

Жица пречника 3 мм и дужине 150 м има електрични отпор 3,00 Ω на 20 ° Ц. Пронађите отпорност материјала.

Решење

Једнаџба Р = ρℓ / А је одговарајућа, па прво треба пронаћи површину попречног пресека:

Коначно, приликом замене добијате:

Референце

1. Ресницк, Р. 1992. Физика. Треће проширено издање на шпанском. Свезак 2. Цомпаниа Редакција Цонтинентал СА де ЦВ
2. Сеарс, Земански. 2016. Универзитетска физика са савременом физиком. 14 ^-ог . Изд. Свезак 2. 817-820.
3. Серваи, Р., Јеветт, Ј. 2009. Физика за науку и инжењерство са модерном физиком. 7тх Едитион. Свезак 2. Ценгаге Леарнинг. 752-775.
4. Типпенс, П. 2011. Физика: појмови и апликације. 7тх Едитион. МцГрав Хилл.
5. Универзитет у Севиљи. Одељење примењене физике ИИИ. Густина и интензитет струје. Опоравак од: ус.ес.
6. Валкер, Ј. 2008. Физика. 4. изд. Пеарсон. 725-728