Prawo Ohma

0
142

Podstawowe prawo obwodów elektrycznych stwierdzające proporcjonalną zależność napięcia panującego między końcami przewodnika i prądu płynącego przez ten przewodnik (I ~ U). Zależność ta dla prądu stałego wyrażona jest wzorem:

U=IR

gdzie “U” jest wartością napięcia, “I” wyraża płynący przez przewodnik prąd, a “R” jest rezystancją (oporem elektrycznym) obwodu. Innymi słowy, prawo Ohma mówi, iż stosunek napięcia do natężenia prądu płynącego przez przewodnik jest stały.

U/I=R=const.

Powyższy wzór wyraża matematyczną relację pomiędzy napięciem, prądem i rezystancją w obwodzie elektrycznym. Znając wartości dwóch powiązanych wzorem wielkości można wyznaczyć trzecią.

Rezystancja/konduktancja

Wartość natężenia prądu płynącego w obwodzie zależy od przyłożonego napięcia, ale także od właściwości przewodnika. Przewodniki stawiaję pewien opór (R) wpływając w ten sposób na wartość natężenie przepływającego prądu. Zwiększając rezystancję obwodu zmniejszamy wartość płynącego prądu w obwodzie (przy stałej wartości przyłożonego napięcia). 

Jednostką oporu elektrycznego jest 1 om (1 Ω): rezystancja obwodu ma wartość 1 oma jeśli przyłożone napięcie 1 wolta wywołuje przepływ prądu o natężeniu 1 ampera.

Odwrotnością rezystancji jest konduktancja:

G=1/R

Wyraża ona stopień proporcjonalności pomiędzy napięciem i natężeniem prądu w obwodzie:I=GU

Warunki spełniające prawo Ohma

Prawo zostało sformułowane przez niemieckiego fizyka Georga Ohma w latach 1825 – 1826. Nie jest to prawo uniwersalne, lecz doświadczalne – ma zastosowanie dla określonych materiałów (np. metali, niektórych materiałów ceramicznych i elektrolitów) oraz odpowiednich warunków (np. temperatury przewodnika). Istnieje dużo materiałów i substancji (półprzewodniki, gazy mogą spełniać prawo w pewnych zakresach napięć), które prawa Ohma nie spełniają, czyli natężenie przepływającego przez nie prądu zmienia się w sposób nieproporcjonalny do przyłożonego napięcia. Materiały, do których ma zastosowanie omawiane prawo nazywane są przewodnikami liniowymi, w przeciwieństwie do przewodników nieliniowych, dla których opór jest funkcją przepływającego przez nie prądu.

Zależność oporu od rozmiarów przewodnika

Opór przewodnika (R) o stałym przekroju poprzecznym jest wprost proporcjonalny do długości tego odcinka (l) i odwrotnie proporcjonalny do powierzchni przekroju (S), co wyrażone zostało wzorem:

R=ρ⋅l/S

Stała ρ nazywana jest rezystywnością (oporem właściwym) i jest cechą charakterystyczną danego przewodnika. Odwrotnością rezystywności jest konduktywność (przewodnictwo właściwe), oznaczana przez σ:

σ=1/ρ

Zależność tę wykazał doświadczalnie Brytyjczyk Humphry Davy w 1822 roku, a teoretycznie uzasadnił niemiecki fizyk Paul Drude, na podstawie swojego modelu przewodnictwa elektrycznego metali.

Dodaj komentarz

avatar
  Subscribe  
Powiadom o