Oomi seadus diferentsiaal- ja integraalkujul väidab, et kahe punkti vahelise juhtme läbiv vool on otseselt võrdeline pingega kahes punktis. Võrrand konstandiga näeb välja selline:
I=V/R, kus I on juhti läbiva voolu punkt amprites, V (volt) on juhiga mõõdetud pinge voltides, R on juhitava materjali takistus oomides. Täpsem alt ütleb Ohmi seadus, et R on selles suhtes konstant, mis ei sõltu voolust.
Mida saab "Ohi seadusest" mõista?
Oomi seadus diferentsiaal- ja integraalkujul on empiiriline seos, mis kirjeldab täpselt enamiku juhtivate materjalide juhtivust. Kuid mõned materjalid ei allu Ohmi seadusele, neid nimetatakse "mitteloomseteks". Seadus sai nime teadlase Georg Ohmi järgi, kes avaldas selle 1827. aastal. See kirjeldab pinge ja voolu mõõtmist lihtsate elektriahelate abil, mis sisaldavaderinevad traadi pikkused. Ohm selgitas oma katsetulemusi pisut keerukama võrrandiga kui ül altoodud tänapäevane vorm.
Oomi seaduse mõiste erinevuses. vormi kasutatakse ka erinevate üldistuste tähistamiseks, näiteks selle vektorkuju kasutatakse elektromagnetismis ja materjaliteaduses:
J=σE, kus J on elektriliste osakeste arv takistusliku materjali teatud kohas, e on elektriväli selles kohas ja σ (sigma) on juhtivuse parameetrist sõltuv materjal. Gustav Kirchhoff sõnastas seaduse täpselt nii.
Ajalugu
Ajalugu
Jaanuaris 1781 katsetas Henry Cavendish Leydeni purgi ja erineva läbimõõduga klaastoruga, mis oli täidetud soolalahusega. Cavendish kirjutas, et kiirus muutub otseselt elektrifitseerimisastmega. Esialgu olid tulemused teadusringkondadele teadmata. Kuid Maxwell avaldas need aastal 1879.
Ohm tegi oma töö vastupanu alal aastatel 1825 ja 1826 ning avaldas oma tulemused 1827. aastal ajakirjas "The Galvanic Circuit Proved Mathematically". Ta sai inspiratsiooni prantsuse matemaatiku Fourier’ tööst, kes kirjeldas soojusjuhtivust. Katsete jaoks kasutas ta algul galvaanilisi vaiu, kuid hiljem läks üle termopaaridele, mis võiksid pakkuda stabiilsemat pingeallikat. Ta kasutas sisetakistuse ja konstantse pinge kontseptsioone.
Ka nendes katsetes kasutati voolu mõõtmiseks galvanomeetrit, kuna pingetermopaari klemmide vahel võrdeliselt ühenduse temperatuuriga. Seejärel lisas ta vooluringi lõpuleviimiseks erineva pikkuse, läbimõõdu ja materjaliga testjuhtmed. Ta leidis, et tema andmeid saab modelleerida järgmise võrrandiga
x=a /b + l, kus x on arvesti näit, l on mõõtejuhtme pikkus, a sõltub termopaari ristmiku temperatuurist, b on kogu võrrandi konstant (konstant). Ohm tõestas oma seadust nende proportsionaalsuse arvutuste põhjal ja avaldas oma tulemused.
Oomi seaduse tähtsus
Oomi seadus diferentsiaal- ja integraalkujul oli elektrifüüsika varajastest kirjeldustest ilmselt kõige olulisem. Täna peame seda peaaegu ilmseks, kuid kui Om oma teose esimest korda avaldas, polnud see nii. Kriitikud reageerisid tema tõlgendusele vaenulikult. Nad nimetasid tema tööd "paljadeks fantaasiateks" ja Saksamaa haridusminister teatas, et "sellist ketserlust jutlustav professor ei vääri teadust õpetama".
Tol ajal Saksamaal valitsenud teadusfilosoofia väitis, et katsed pole loodusest arusaamise arendamiseks vajalikud. Lisaks oli Geogri vend Martin, ametilt matemaatik, hädas Saksamaa haridussüsteemiga. Need tegurid takistasid Ohmi töö omaksvõtmist ja tema töö sai laialdaselt omaks alles 1840. aastatel. Sellegipoolest pälvis Om tunnustuse oma panuse eest teadusesse juba ammu enne oma surma.
Oomi seadus diferentsiaal- ja integraalkujul on empiiriline seadus,paljude katsete tulemuste üldistamine, mis näitas, et enamiku materjalide puhul on vool ligikaudu võrdeline elektrivälja pingega. See on vähem fundamentaalne kui Maxwelli võrrandid ja ei sobi kõigis olukordades. Iga materjal laguneb piisava elektrivälja jõu mõjul.
Oomi seadust on järgitud paljudel skaaladel. 20. sajandi alguses Ohmi seadust aatomiskaalal ei käsitletud, kuid katsed kinnitavad vastupidist.
Kvanti algus
Voolutiheduse sõltuvus rakendatud elektriväljast on põhimõtteliselt kvantmehaanilise iseloomuga (klassikaline kvantläbilaskvus). Ohmi seaduse kvalitatiivne kirjeldus võib põhineda klassikalisel mehaanikal, kasutades Drude'i mudelit, mille töötas välja saksa füüsik Paul Drude 1900. aastal. Seetõttu on Ohmi seadusel palju vorme, näiteks nn Ohmi seadus diferentsiaalkujul.
Ohi seaduse muud vormid
Oomi seadus diferentsiaalkujul on elektri-/elektroonikatehnikas äärmiselt oluline mõiste, kuna see kirjeldab nii pinget kui ka takistust. Kõik see on omavahel seotud makroskoopilisel tasandil. Elektriliste omaduste uurimisel makro- või mikroskoopilisel tasandil kasutatakse rohkem seotud võrrandit, mida võib nimetada "Omi võrrandiks", mille muutujad on tihed alt seotud Ohmi seaduse skalaarmuutujatega V, I ja R, kuid mis on positsiooni pidev funktsioonexplorer.
Magnetismiefekt
Kui on olemas väline magnetväli (B) ja juht ei ole puhkeasendis, vaid liigub kiirusega V, tuleb lisada täiendav muutuja, et võtta arvesse voolu, mille indutseerib laengule mõjuv Lorentzi jõud kandjad. Seda nimetatakse ka integraalvormi Ohmi seaduseks:
J=σ (E + vB).
Liikuva juhi puhkeraamis jäetakse see termin välja, kuna V=0. Takistust pole, kuna elektriväli puhkeraamis erineb laborikaadri E-väljast: E'=E + v × B. Elektri- ja magnetväljad on suhtelised. Kui J (vool) on muutuv, kuna rakendatav pinge või E-väli ajas muutub, siis tuleb iseinduktsiooni arvessevõtmiseks takistusele lisada reaktiiv. Reaktants võib olla tugev, kui sagedus on kõrge või juht on mähitud.
