قانون أوم: كشفت العلاقة الحالية الجهد

قانون أوم هو قاعدة رئيسية لتحليل الدوائر الكهربائية ، يصف العلاقة بين ثلاث كميات مادية رئيسية: الجهد والتيار والمقاومة. إنه يمثل أن التيار يتناسب مع الجهد عبر نقطتين ، مع ثبات التناسب هو المقاومة.

يتم التعبير عن العلاقة التي يحددها قانون أوم بشكل عام في ثلاثة أشكال متكافئة:

أنا = الخامس / ص
ص = الخامس / أنا
الخامس = IR

مع تحديد هذه المتغيرات عبر موصل بين نقطتين بالطريقة التالية:

• أنا يمثل التيار الكهربائيبوحدات الأمبيرات.
• الخامس يمثل الجهد االكهربى تقاس عبر موصل في فولت ، و
• ص يمثل مقاومة الموصل بالأوم.

طريقة واحدة للتفكير في هذا المفهوم هي أنه كتيار ، أنا، يتدفق عبر المقاوم (أو حتى عبر موصل غير مثالي ، لديه بعض المقاومة) ، صثم التيار يفقد الطاقة. الطاقة قبل أن تعبر الموصل ستكون أعلى من الطاقة بعد أن تعبر الموصل ، ويتمثل هذا الاختلاف في الكهرباء في فرق الجهد ، الخامس، عبر الموصل.

يمكن قياس فرق الجهد والتيار بين نقطتين ، مما يعني أن المقاومة نفسها هي كمية مشتقة لا يمكن قياسها بشكل تجريبي. ومع ذلك ، عندما ندرج عنصرًا في دائرة لها قيمة مقاومة معروفة ، فأنت بذلك قادرة على استخدام هذه المقاومة مع الجهد أو التيار المقاس لتحديد المجهول الآخر كمية.

أجرى الفيزيائي وعالم الرياضيات الألماني جورج سيمون أوم (16 مارس 1789 - 6 يوليو 1854 م) بحث في الكهرباء في عامي 1826 و 1827 ، ونشر النتائج التي أصبحت تعرف باسم قانون أوم في 1827. كان قادرًا على قياس التيار باستخدام مقياس الجلفان ، وحاول عدة إعدادات مختلفة لتحديد فرق الجهد الخاص به. الأول كان كومة فولطية ، على غرار البطاريات الأصلية التي تم إنشاؤها في عام 1800 من قبل اليساندرو فولتا.

في البحث عن مصدر جهد أكثر استقرارًا ، تحول لاحقًا إلى المزدوجات الحرارية ، مما يخلق فرقًا في الجهد على أساس فرق درجة الحرارة. ما قام بقياسه بشكل مباشر هو أن التيار يتناسب مع اختلاف درجة الحرارة بين المنعطفين الكهربائيين ، ولكن بما أن فرق الجهد مرتبط مباشرة بدرجة الحرارة ، فإن هذا يعني أن التيار كان متناسبًا مع الجهد فرق.

بعبارات بسيطة ، إذا ضاعفت فرق درجة الحرارة ، فقد ضاعفت الجهد وضاعفت التيار أيضًا. (بافتراض ، بالطبع ، أن ذراعك الحراري لا يذوب أو شيء. هناك حدود عملية حيث سينهار).

لم يكن أوم في الواقع أول من حقق في هذا النوع من العلاقات ، على الرغم من النشر أولاً. العمل السابق للعالم البريطاني هنري كافنديش (10 أكتوبر 1731 - 24 فبراير 1810 م) في 1780's قد جعلته يدلي بتعليقات في دفاتر يوميات يبدو أنها تشير إلى نفس الشيء صلة. بدون نشر هذا أو إبلاغه لعلماء آخرين في عصره ، لم تكن نتائج كافنديش معروفة ، تاركة الباب أمام أوم لإجراء الاكتشاف. لهذا السبب لا تحمل هذه المقالة قانون كافنديش. تم نشر هذه النتائج في وقت لاحق عام 1879 بواسطة جيمس كلارك ماكسويل، ولكن عند هذه النقطة تم إنشاء الائتمان بالفعل لأوم.

طريقة أخرى لتمثيل قانون أوم تم تطويرها من قبل جوستاف كيرشوف (من قوانين كيرشوف الشهرة) ، ويتخذ شكل:

ي = σهـ

حيث تشير هذه المتغيرات إلى:

• ي يمثل كثافة التيار (أو التيار الكهربائي لكل وحدة مساحة المقطع العرضي) للمادة. هذه كمية متجهة تمثل قيمة في حقل متجه ، مما يعني أنها تحتوي على كل من الحجم والاتجاه.
• تمثل سيجما موصلية المادة ، التي تعتمد على الخصائص الفيزيائية للمادة الفردية. الموصلية هي التبادلية لمقاومة المادة.
• هـ يمثل المجال الكهربائي في ذلك الموقع. وهو أيضًا حقل ناقل.

الصيغة الأصلية لقانون أوم هي في الأساس نموذج مثالي، والتي لا تأخذ في الاعتبار الاختلافات المادية الفردية داخل الأسلاك أو المجال الكهربائي الذي يتحرك من خلالها. بالنسبة إلى معظم تطبيقات الدوائر الأساسية ، يعد هذا التبسيط جيدًا تمامًا ، ولكن عند الدخول في مزيد من التفاصيل ، أو العمل مع عناصر الدوائر الأكثر دقة ، قد يكون من المهم التفكير في كيفية اختلاف العلاقة الحالية داخل أجزاء مختلفة من المادة ، وهنا يأتي دور هذا الإصدار الأعم من المعادلة لعب.