ينص قانون أوم في شكل تفاضلي ومتكامل على أن التيار من خلال موصل بين نقطتين يتناسب طرديًا مع الجهد عند النقطتين. تبدو المعادلة ذات الثابت كما يلي:
أنا=V / R ،
حيث أنا نقطة التيار عبر الموصل بوحدات الأمبير ، V (فولت) هو الجهد المقاس مع الموصل بوحدات فولت ، R هي مقاومة المادة التي يتم إجراؤها بالأوم. بشكل أكثر تحديدًا ، ينص قانون أوم على أن R ثابت في هذا الصدد ، مستقل عن التيار.
ما الذي يمكن أن يفهمه "قانون أوم"؟
قانون أوم في شكل تفاضلي ومتكامل هو علاقة تجريبية تصف بدقة توصيل الغالبية العظمى من المواد الموصلة. ومع ذلك ، فإن بعض المواد لا تخضع لقانون أوم ، ويطلق عليها "غير أومومية". سُمي القانون على اسم العالم جورج أوم ، الذي نشره عام 1827. يصف قياسات الجهد والتيار باستخدام دوائر كهربائية بسيطة تحتوي علىأطوال الأسلاك المختلفة. شرح أوم نتائجه التجريبية بمعادلة أكثر تعقيدًا من الشكل الحديث أعلاه.
مفهوم قانون أوم في الفرق. يستخدم النموذج أيضًا للإشارة إلى التعميمات المختلفة ، على سبيل المثال ، يستخدم شكل المتجه في الكهرومغناطيسية وعلم المواد:
J=σE ،
حيث J هو عدد الجسيمات الكهربائية في موقع معين في المادة المقاومة ، و e هو المجال الكهربائي في ذلك الموقع ، و σ (سيجما) هي المادة التي تعتمد على معامل التوصيل. صاغ غوستاف كيرشوف القانون تمامًا مثل هذا
التاريخ
التاريخ
في يناير 1781 ، جرب هنري كافنديش برطمان ليدن وأنبوب زجاجي بأقطار مختلفة مملوءة بمحلول ملحي. كتب كافنديش أن السرعة تتغير بشكل مباشر حسب درجة الكهرباء. في البداية ، كانت النتائج غير معروفة للمجتمع العلمي. لكن ماكسويل نشرها في عام 1879.
قام أوم بعمله على المقاومة عامي 1825 و 1826 ونشر نتائجه عام 1827 في "الدائرة الجلفانية أثبتت رياضيا". استوحى من أعمال عالم الرياضيات الفرنسي فورييه ، الذي وصف التوصيل الحراري. لإجراء التجارب ، استخدم في البداية الأكوام الجلفانية ، لكنه تحول لاحقًا إلى المزدوجات الحرارية ، والتي يمكن أن توفر مصدر جهد أكثر استقرارًا. اشتغل بمفاهيم المقاومة الداخلية والجهد الثابت.
أيضًا في هذه التجارب ، تم استخدام مقياس الجلفانومتر لقياس التيار ، منذ الجهدبين المحطات الحرارية بما يتناسب مع درجة حرارة التوصيل. ثم أضاف خيوط اختبار بأطوال وأقطار ومواد مختلفة لإكمال الدائرة. وجد أنه يمكن نمذجة بياناته بالمعادلة التالية
س=أ / ب + ل ،
حيث x هي قراءة العداد ، l طول مقدمة الاختبار ، a تعتمد على درجة حرارة الوصلة الحرارية ، b ثابت (ثابت) للمعادلة بأكملها. أثبت أوم قانونه بناءً على حسابات التناسب ونشر نتائجه.
أهمية قانون أوم
ربما كان قانون أوم في شكل تفاضلي ومتكامل هو الأهم في الأوصاف المبكرة لفيزياء الكهرباء. اليوم نعتبر هذا شبه واضح ، لكن عندما نشر أوم عمله لأول مرة ، لم يكن هذا هو الحال. رد النقاد على تفسيره بالعداء. أطلقوا على عمله اسم "الأوهام العارية" وأعلن وزير التعليم الألماني أن "الأستاذ الذي يدعو بمثل هذه البدعة لا يستحق تدريس العلوم".
كانت الفلسفة العلمية السائدة في ألمانيا في ذلك الوقت ترى أن التجارب لم تكن ضرورية لتطوير فهم الطبيعة. بالإضافة إلى ذلك ، كان شقيق Geogr ، مارتن ، عالم رياضيات من حيث المهنة ، يعاني من صعوبة في النظام التعليمي الألماني. حالت هذه العوامل دون قبول عمل أوم ، ولم يتم قبول عمله على نطاق واسع حتى أربعينيات القرن التاسع عشر. ومع ذلك ، تلقى أوم تقديرًا لمساهماته في العلم قبل وفاته بفترة طويلة.
قانون أوم في شكله التفاضلي والمتكامل هو قانون تجريبي ،تعميم نتائج العديد من التجارب التي أظهرت أن التيار يتناسب تقريبًا مع جهد المجال الكهربائي لمعظم المواد. إنها أقل جوهرية من معادلات ماكسويل وليست مناسبة في جميع المواقف. سوف تتحلل أي مادة تحت تأثير مجال كهربائي كاف.
تمت مراعاة قانون أوم على نطاق واسع من المقاييس. في بداية القرن العشرين ، لم يكن قانون أوم يعتبر مقياسًا ذريًا ، لكن التجارب تؤكد العكس.
بداية الكم
اعتماد كثافة التيار على المجال الكهربائي المطبق له طابع ميكانيكي الكم بشكل أساسي (نفاذية الكم الكلاسيكية). يمكن أن يعتمد الوصف النوعي لقانون أوم على الميكانيكا الكلاسيكية باستخدام نموذج درود الذي طوره الفيزيائي الألماني بول درود في عام 1900. وبسبب هذا ، فإن قانون أوم له أشكال عديدة ، مثل ما يسمى بقانون أوم في الشكل التفاضلي.
أشكال أخرى من قانون أوم
قانون أوم في الشكل التفاضلي هو مفهوم مهم للغاية في الهندسة الكهربائية / الإلكترونية لأنه يصف كلاً من الجهد والمقاومة. كل هذا مترابط على المستوى العياني. عند دراسة الخصائص الكهربائية على المستوى الكلي أو المجهري ، يتم استخدام معادلة أكثر ارتباطًا ، والتي يمكن أن تسمى "معادلة أوم" ، والتي تحتوي على متغيرات ترتبط ارتباطًا وثيقًا بالمتغيرات العددية V و I و R لقانون أوم ، ولكنها هي دالة ثابتة للموقف فيالمستكشف.
تأثير المغناطيسية
إذا كان هناك مجال مغناطيسي خارجي (B) ولم يكن الموصل في حالة راحة ، ولكنه يتحرك بسرعة V ، فيجب إضافة متغير إضافي لحساب التيار الناجم عن قوة لورنتز على الشحنة ناقلات. يُطلق عليه أيضًا قانون أوم للصيغة المتكاملة:
J=σ (E + vB).
في الإطار الباقي للموصل المتحرك ، تم إسقاط هذا المصطلح لأن V=0. لا توجد مقاومة لأن المجال الكهربائي في إطار الراحة يختلف عن المجال الإلكتروني في إطار المختبر: E '=E + v × B. المجالات الكهربائية والمغناطيسية نسبية. إذا كان J (التيار) متغيرًا لأن الجهد المطبق أو المجال الإلكتروني يختلف بمرور الوقت ، فيجب إضافة التفاعل إلى المقاومة لحساب الاستقراء الذاتي. يمكن أن تكون المفاعلة قوية إذا كان التردد مرتفعًا أو جرح الموصل.
