Օհմի օրենքը դիֆերենցիալ և ինտեգրալ ձևով ասում է, որ երկու կետերի միջև հաղորդիչով հոսանքն ուղիղ համեմատական է երկու կետերի լարմանը: Հաստատուն հավասարումը ունի հետևյալ տեսքը՝
I=V/R, որտեղ I-ը հաղորդիչի միջով հոսանքի կետն է ամպերի միավորներով, V (Վոլտ) հաղորդիչի հետ չափվող լարումն է վոլտ միավորներով, R-ն հաղորդվող նյութի դիմադրությունն է ohms-ով: Ավելի կոնկրետ, Օհմի օրենքը նշում է, որ R-ն այս առումով հաստատուն է՝ անկախ հոսանքից:
Ի՞նչ կարելի է հասկանալ «Օհմի օրենքով»:
Օհմի օրենքը դիֆերենցիալ և ինտեգրալ ձևով էմպիրիկ հարաբերություն է, որը ճշգրիտ նկարագրում է հաղորդիչ նյութերի ճնշող մեծամասնության հաղորդունակությունը: Այնուամենայնիվ, որոշ նյութեր չեն ենթարկվում Օհմի օրենքին, դրանք կոչվում են «nonohmic»: Օրենքն անվանվել է գիտնական Գեորգ Օհմի անունով, ով այն հրապարակել է 1827 թվականին։ Այն նկարագրում է լարման և հոսանքի չափումները՝ օգտագործելով պարզ էլեկտրական սխեմաներ, որոնք պարունակում ենտարբեր երկարությունների մետաղալարեր: Օմն իր փորձնական արդյունքները բացատրեց մի փոքր ավելի բարդ հավասարմամբ, քան վերը նշված ժամանակակից ձևը:
Օհմի օրենքի հայեցակարգը տարբերվում է. ձևը օգտագործվում է նաև տարբեր ընդհանրացումներ նշելու համար, օրինակ՝ դրա վեկտորային ձևն օգտագործվում է էլեկտրամագնիսականության և նյութագիտության մեջ՝
J=σE, որտեղ J-ը դիմադրողական նյութի որոշակի վայրում գտնվող էլեկտրական մասնիկների թիվն է, e-ն այդ վայրում գտնվող էլեկտրական դաշտն է, և σ (սիգմա)՝ հաղորդունակության պարամետրից կախված նյութը: Գուստավ Կիրխհոֆը օրենքը ձևակերպել է հենց այսպես.
Պատմություն
Պատմություն
1781 թվականի հունվարին Հենրի Քավենդիշը փորձարկեց Լեյդենի բանկա և տարբեր տրամագծերի ապակե խողովակ՝ լցված աղի լուծույթով: Քավենդիշը գրել է, որ արագությունը փոխվում է ուղղակիորեն որպես էլեկտրաֆիկացման աստիճան։ Սկզբում արդյունքներն անհայտ էին գիտական հանրությանը։ Բայց Մաքսվելը դրանք հրապարակեց 1879 թվականին։
Օմը կատարել է իր աշխատանքը դիմադրության վրա 1825 և 1826 թվականներին և իր արդյունքները հրապարակել է 1827 թվականին «The Galvanic Circuit Proved Mathematically» գրքում։ Նա ոգեշնչվել է ֆրանսիացի մաթեմատիկոս Ֆուրիեի աշխատանքով, ով նկարագրել է ջերմային հաղորդակցությունը։ Փորձերի համար նա սկզբում օգտագործել է գալվանական կույտեր, սակայն հետագայում անցել է ջերմազույգերի, որոնք կարող են ապահովել ավելի կայուն լարման աղբյուր։ Նա գործել է ներքին դիմադրության և հաստատուն լարման հասկացություններով։
Նաև այս փորձերում հոսանքը չափելու համար օգտագործվել է գալվանոմետր, քանի որ լարումըմիացման ջերմաստիճանին համաչափ ջերմային միացման տերմինալների միջև: Այնուհետև նա ավելացրեց տարբեր երկարությունների, տրամագծերի և նյութերի փորձարկման խողովակներ՝ շղթան ավարտելու համար: Նա պարզեց, որ իր տվյալները կարող են մոդելավորվել հետևյալ
հավասարմամբ
x=a /b + l, որտեղ x-ը մետրի ցուցանիշն է, l-ը փորձնական կապարի երկարությունն է, a-ն կախված է ջերմազույգի միացման ջերմաստիճանից, b-ն ամբողջ հավասարման հաստատունն է (հաստատուն): Օմն ապացուցեց իր օրենքը՝ հիմնվելով այս համաչափության հաշվարկների վրա և հրապարակեց իր արդյունքները:
Օհմի օրենքի կարևորությունը
Օհմի օրենքը դիֆերենցիալ և ինտեգրալ ձևով հավանաբար ամենակարևորն էր էլեկտրականության ֆիզիկայի վաղ նկարագրություններից: Այսօր մենք դա համարում ենք գրեթե ակնհայտ, բայց երբ Օմն առաջին անգամ հրապարակեց իր աշխատանքը, դա այդպես չէր: Քննադատները նրա մեկնաբանությանը թշնամաբար են արձագանքել։ Նրանք նրա աշխատանքն անվանեցին «մերկ երևակայություններ», իսկ Գերմանիայի կրթության նախարարը հայտարարեց, որ «նման հերետիկոսություն քարոզող պրոֆեսորն արժանի չէ գիտություն դասավանդելու»:
Գերմանիայում այն ժամանակվա գերակշռող գիտական փիլիսոփայությունը գտնում էր, որ փորձերը անհրաժեշտ չեն բնության մասին ըմբռնումը զարգացնելու համար: Բացի այդ, Գեոգրի եղբայրը՝ Մարտինը, ով մասնագիտությամբ մաթեմատիկոս էր, պայքարում էր գերմանական կրթական համակարգի դեմ։ Այս գործոնները խանգարեցին Օհմի աշխատանքի ընդունմանը, և նրա աշխատանքը լայն տարածում գտավ մինչև 1840-ական թվականները: Այնուամենայնիվ, Օմը ճանաչում ստացավ գիտության մեջ ունեցած ավանդի համար իր մահից շատ առաջ:
Օհմի օրենքը դիֆերենցիալ և ինտեգրալ ձևով էմպիրիկ օրենք է,Բազմաթիվ փորձերի արդյունքների ընդհանրացում, որը ցույց է տվել, որ հոսանքը մոտավորապես համամասնական է էլեկտրական դաշտի լարմանը նյութերի մեծ մասի համար: Այն պակաս հիմնարար է, քան Մաքսվելի հավասարումները և հարմար չէ բոլոր իրավիճակներում: Ցանկացած նյութ կքայքայվի բավարար էլեկտրական դաշտի ուժի ներքո:
Օհմի օրենքը նկատվել է մասշտաբների լայն շրջանակում: 20-րդ դարի սկզբին Օհմի օրենքը չէր դիտարկվում ատոմային մասշտաբով, սակայն փորձերը հաստատում են հակառակը։
Քվանտային սկիզբ
Հոսանքի խտության կախվածությունը կիրառական էլեկտրական դաշտից ունի հիմնարար քվանտային-մեխանիկական բնույթ (դասական քվանտային թափանցելիություն): Օհմի օրենքի որակական նկարագրությունը կարող է հիմնված լինել դասական մեխանիկայի վրա՝ օգտագործելով Դրուդի մոդելը, որը մշակվել է գերմանացի ֆիզիկոս Փոլ Դրուդի կողմից 1900 թվականին։ Դրա պատճառով Օհմի օրենքը ունի բազմաթիվ ձևեր, ինչպես, օրինակ, այսպես կոչված Օհմի օրենքը դիֆերենցիալ ձևով:
Օհմի օրենքի այլ ձևեր
Օհմի օրենքը դիֆերենցիալ ձևով չափազանց կարևոր հասկացություն է էլեկտրական/էլեկտրոնիկայի ճարտարագիտության մեջ, քանի որ այն նկարագրում է և՛ լարումը, և՛ դիմադրությունը: Այս ամենը փոխկապակցված է մակրոսկոպիկ մակարդակում։ Էլեկտրական հատկությունները մակրո կամ միկրոսկոպիկ մակարդակում ուսումնասիրելիս օգտագործվում է ավելի առնչվող հավասարում, որը կարելի է անվանել «Օհմի հավասարում»՝ ունենալով փոփոխականներ, որոնք սերտորեն կապված են Օհմի օրենքի V, I և R սկալյար փոփոխականների հետ, բայց որոնք. դիրքի մշտական գործառույթ ենհետազոտող.
մագնիսականության ազդեցություն
Եթե առկա է արտաքին մագնիսական դաշտ (B), և հաղորդիչը հանգստի վիճակում չէ, բայց շարժվում է V արագությամբ, ապա պետք է ավելացվի լրացուցիչ փոփոխական՝ հաշվի առնելու Լորենցի ուժի կողմից լիցքի վրա առաջացած հոսանքը։ կրողներ. Նաև կոչվում է Օհմի ինտեգրալ ձևի օրենք.
J=σ (E + vB).
Շարժվող հաղորդիչի հանգստի շրջանակում այս տերմինը հանվում է, քանի որ V=0: Դիմադրություն չկա, քանի որ հանգստի շրջանակում էլեկտրական դաշտը տարբերվում է լաբորատոր շրջանակի E-դաշտից. E'=E + v × B. Էլեկտրական և մագնիսական դաշտերը հարաբերական են: Եթե J (հոսանքը) փոփոխական է, քանի որ կիրառվող լարումը կամ E-դաշտը տատանվում է ժամանակի հետ, ապա ռեակտիվությունը պետք է ավելացվի դիմադրությանը, որպեսզի հաշվի առնվի ինքնաինդուկցիան: Ռեակտիվությունը կարող է ուժեղ լինել, եթե հաճախականությունը բարձր է կամ հաղորդիչը փաթաթված է:
