Hukum Ohm dalam bentuk pembezaan dan kamiran menyatakan bahawa arus melalui konduktor antara dua titik adalah berkadar terus dengan voltan pada dua titik. Persamaan dengan pemalar kelihatan seperti ini:
I=V/R, di mana I ialah titik arus melalui konduktor dalam unit ampere, V (Volt) ialah voltan yang diukur dengan konduktor dalam unit volt, R ialah rintangan bahan yang dijalankan dalam ohm. Lebih khusus lagi, hukum Ohm menyatakan bahawa R ialah pemalar dalam hal ini, bebas daripada arus.
Apakah yang boleh difahami dengan "Hukum Ohm"?
Hukum Ohm dalam bentuk pembezaan dan kamiran ialah hubungan empirikal yang menerangkan dengan tepat kekonduksian sebahagian besar bahan konduktif. Walau bagaimanapun, sesetengah bahan tidak mematuhi undang-undang Ohm, ia dipanggil "nonohmic". Undang-undang itu dinamakan sempena saintis Georg Ohm, yang menerbitkannya pada tahun 1827. Ia menerangkan pengukuran voltan dan arus menggunakan litar elektrik ringkas yang mengandungipelbagai panjang wayar. Ohm menerangkan keputusan percubaannya dengan persamaan yang lebih kompleks sedikit daripada bentuk moden di atas.
Konsep hukum Ohm dalam perbezaan. bentuk juga digunakan untuk menunjukkan pelbagai generalisasi, contohnya, bentuk vektornya digunakan dalam elektromagnetisme dan sains bahan:
J=σE, di mana J ialah bilangan zarah elektrik di lokasi tertentu dalam bahan perintang, e ialah medan elektrik di lokasi itu, dan σ (sigma) ialah bahan yang bergantung kepada parameter kekonduksian. Gustav Kirchhoff merumuskan undang-undang seperti ini.
Sejarah
Sejarah
Pada Januari 1781, Henry Cavendish bereksperimen dengan balang Leyden dan tiub kaca pelbagai diameter yang diisi dengan larutan garam. Cavendish menulis bahawa kelajuan berubah secara langsung sebagai tahap elektrifikasi. Pada mulanya, hasilnya tidak diketahui oleh komuniti saintifik. Tetapi Maxwell menerbitkannya pada tahun 1879.
Ohm melakukan kerjanya mengenai rintangan pada tahun 1825 dan 1826 dan menerbitkan keputusannya pada tahun 1827 dalam "The Galvanic Circuit Proved Mathematically". Dia telah diilhamkan oleh karya ahli matematik Perancis Fourier, yang menggambarkan pengaliran haba. Untuk eksperimen, dia pada mulanya menggunakan cerucuk galvanik, tetapi kemudian beralih kepada termokopel, yang boleh memberikan sumber voltan yang lebih stabil. Dia beroperasi dengan konsep rintangan dalaman dan voltan malar.
Juga dalam eksperimen ini, galvanometer digunakan untuk mengukur arus, kerana voltanantara terminal termokopel berkadar dengan suhu sambungan. Dia kemudian menambah petunjuk ujian pelbagai panjang, diameter, dan bahan untuk melengkapkan litar. Dia mendapati bahawa datanya boleh dimodelkan dengan persamaan berikut
x=a /b + l, di mana x ialah bacaan meter, l ialah panjang plumbum ujian, a adalah bergantung kepada suhu simpang termokopel, b ialah pemalar (malar) bagi keseluruhan persamaan. Ohm membuktikan hukumnya berdasarkan pengiraan perkadaran ini dan menerbitkan keputusannya.
Kepentingan Hukum Ohm
Hukum Ohm dalam bentuk pembezaan dan kamiran mungkin merupakan huraian awal fizik elektrik yang paling penting. Hari ini kami menganggap ini hampir jelas, tetapi apabila Om mula-mula menerbitkan karyanya, ini tidak berlaku. Pengkritik bertindak balas terhadap tafsirannya dengan permusuhan. Mereka menggelar karyanya sebagai "fantasi telanjang" dan menteri pendidikan Jerman mengisytiharkan bahawa "seorang profesor yang mengajar ajaran sesat seperti itu tidak layak mengajar sains."
Falsafah saintifik yang lazim di Jerman pada masa itu berpendapat bahawa eksperimen tidak diperlukan untuk membangunkan pemahaman tentang alam semula jadi. Di samping itu, saudara Geogr, Martin, seorang ahli matematik dengan profesion, bergelut dengan sistem pendidikan Jerman. Faktor-faktor ini menghalang penerimaan karya Ohm, dan karyanya tidak diterima secara meluas sehingga tahun 1840-an. Namun begitu, Om menerima pengiktirafan atas sumbangannya kepada sains lama sebelum kematiannya.
Hukum Ohm dalam bentuk pembezaan dan kamiran ialah hukum empirikal,generalisasi keputusan banyak eksperimen, yang menunjukkan bahawa arus adalah lebih kurang berkadar dengan voltan medan elektrik untuk kebanyakan bahan. Ia kurang asas daripada persamaan Maxwell dan tidak sesuai dalam semua situasi. Mana-mana bahan akan rosak di bawah kuasa medan elektrik yang mencukupi.
Hukum Ohm telah diperhatikan pada pelbagai skala. Pada awal abad ke-20, hukum Ohm tidak dianggap pada skala atom, tetapi eksperimen mengesahkan sebaliknya.
Kuantum Permulaan
Pergantungan ketumpatan arus pada medan elektrik yang digunakan mempunyai ciri mekanikal kuantum asas (kebolehtelapan kuantum klasik). Penerangan kualitatif hukum Ohm boleh berdasarkan mekanik klasik menggunakan model Drude yang dibangunkan oleh ahli fizik Jerman Paul Drude pada tahun 1900. Oleh sebab itu, hukum Ohm mempunyai banyak bentuk, seperti yang dipanggil hukum Ohm dalam bentuk pembezaan.
Bentuk lain hukum Ohm
Hukum Ohm dalam bentuk pembezaan ialah konsep yang sangat penting dalam kejuruteraan elektrik/elektronik kerana ia menerangkan kedua-dua voltan dan rintangan. Semua ini saling berkaitan pada peringkat makroskopik. Apabila mengkaji sifat elektrik pada tahap makro atau mikroskopik, persamaan yang lebih berkaitan digunakan, yang boleh dipanggil "persamaan Ohm", mempunyai pembolehubah yang berkait rapat dengan pembolehubah skalar V, I, dan R hukum Ohm, tetapi yang adalah fungsi tetap kedudukan dalampenjelajah.
Kesan kemagnetan
Jika medan magnet luar (B) hadir dan konduktor tidak diam, tetapi bergerak pada kelajuan V, maka pembolehubah tambahan mesti ditambah untuk mengambil kira arus yang teraruh oleh daya Lorentz pada cas pembawa. Juga dipanggil hukum Ohm bagi bentuk kamiran:
J=σ (E + vB).
Dalam rangka rehat konduktor bergerak, istilah ini digugurkan kerana V=0. Tiada rintangan kerana medan elektrik dalam rangka rehat berbeza daripada medan E dalam rangka makmal: E'=E + v × B. Medan elektrik dan magnet adalah relatif. Jika J (arus) berubah kerana voltan yang dikenakan atau medan E berubah mengikut masa, maka reaktans mesti ditambah kepada rintangan untuk mengambil kira aruhan kendiri. Reaktansi boleh menjadi kuat jika frekuensi tinggi atau konduktor digulung.
