Ohms lov blev givet af tysk fysiker Georg Simon Ohm . Den angiver forholdet mellem strøm, modstand og spænding over et elektrisk kredsløb. Dette forhold mellem strøm I, spænding V og modstand R blev givet af den berømte tyske videnskabsmand Georg Simon Ohm i 1827. Han fandt ud af at udføre sit eksperiment, at produktet af strømmen, der strømmer gennem lederen og modstanden af ​​lederen bestemmer spændingsfaldet over den leder i kredsløbet.

I denne artikel vil vi udforske begrebet Ohms lov i detaljer, herunder alle de emner, der er nævnt i den følgende indholdsfortegnelse.

Ohms lov definition

Ohms lov siger, at spændingen over en leder er direkte proportional med strømmen, der løber gennem den, forudsat at alle fysiske forhold og temperaturer forbliver konstante.

Derfor er strømmen, der strømmer gennem lederen ifølge Ohms lov, direkte proportional med spændingen over kredsløbet, dvs. V ∝ I. Da Ohms lov giver det grundlæggende forhold mellem den påførte spænding og strømmen gennem lederen, betragtes den som den grundlæggende lov, der hjælper os med at håndtere elektriske kredsløb. Ohms lov siger, at strømmen følger et lineært forhold til spændingen.

Ohms lovforklaring

Ohms lov er en af ​​de grundlæggende love for elektrostatik, som siger, at spændingen over enhver leder er direkte proportional med strømmen, der flyder i den leder. Vi kan definere denne tilstand som

V ∝ I

Fjernelse af proportionalitetstegnet,

V = RI

hvor R er proportionalitetskonstanten og kaldes materialets modstand. Materialets modstand beregnes som,

R = V/I

Modstand måles i ohm. Det er angivet med symbolet Ω.

Ohms lovformel

Under den betingelse, at alle fysiske parametre og temperaturer forbliver konstante, siger Ohms lov, at spændingen over en leder er direkte proportional med strømmen, der strømmer gennem den.

Ohms lov er angivet som:

V ∝ I

ELLER

V = I × R

Hvor,

• R er proportionalitetskonstanten kendt som Modstand,
• I er spændingen påført, og
• jeg er strømmen, der løber gennem det elektriske kredsløb.

Ovenstående formel kan omarrangeres for at beregne strøm og modstand også, som følger:

Ifølge Ohms lov er strømmen, der strømmer gennem lederen,

I = V/R

På samme måde kan modstand defineres som,

R = V/I

Ohms lovgraf

Ohms lov gælder, når fysiske forhold som temperatur og andre er konstante. Dette skyldes det faktum, at strømmen, der løber gennem kredsløbet, varierer ved at ændre temperaturen. Derfor, i sådanne tilfælde, hvor fysiske faktorer som temperatur spiller ind, overtræder Ohms lov. For eksempel i tilfælde af en pære, hvor temperaturen stiger, når strømmen, der løber gennem den, stiger. Her følger Ohms lov ikke.

Grafen for et ohmsk kredsløb er diskuteret på billedet nedenfor,

Ohms lovgraf

Ohms lovenhed

Der er tre fysiske størrelser, der er forbundet med Ohms-loven, der inkluderer,

• Nuværende
• Spænding
• Modstand

Tabellen tilføjet nedenfor viser de forskellige symboler og deres anvendte enhed.

Ohms lovligninger

Ohms lov giver tre ligninger, som er:

• V = I × R
• I = V/R
• R = V/I

Hvor,

• I er spændingen,
• jeg er den nuværende, og
• R er modstanden.

Forholdet mellem spænding, strøm og modstand: Ohms lov

Forholdet mellem spænding, strøm og modstand kan let studeres ved hjælp af formlen,

V = IR

Hvor,

• I er spændingen,
• jeg er modstanden, og
• R er modstanden.

Vi kan studere denne formel ved hjælp af tabellen diskuteret nedenfor,

Ohms lovtrekant

Ohms lovtrekant er en visuel repræsentation til at forstå og lære Ohms lov-relation mellem spænding, strøm og modstand. Dette værktøj hjælper ingeniører med at huske rækkefølgen af ​​forholdet mellem de tre hovedaspekter: strøm (I), spænding (V) og modstand (R).

Ohms lovtrekant

Vektorform for Ohms lov

Forholdet mellem strøm og spænding er etableret af Ohms lov, og dens vektorform er,

Hvor,

• er strømtæthedsvektor,
• er elektrisk feltvektor, og
• s er materialets ledningsevne.

Resistivitet

Den hindring, som elektronerne står over for, mens de bevæger sig i ethvert materiale, kaldes materialets resistivitet.

Lad en modstand med længden 'l' og tværsnitsarealet af 'A' har en modstand være R. Så ved vi,

Modstand er direkte proportional med længden af ​​modstanden, dvs. R ∝ l, . . .(1)

Modstanden er omvendt proportional med modstandens tværsnitsareal, dvs. R ∝ 1/A . . .(2)

kombinerer lign. (1) og lign. (2)

R = ρl/A

Hvor r er proportionalitetskonstanten kaldet modstandskoefficient eller resistivitet.

Hvis nu L = 1m og A = 1m², i ovenstående formel får vi,

R = ρ

Dette betyder for en modstand på 1 m længde og tværsnitsareal 1 m²modstanden kaldes materialets resistivitet.

Eksperimentel verifikation af Ohms lov

Verifikation af Ohms lov opnås ved at udføre følgende eksperiment.

Påkrævet apparat

Det nødvendige apparat til at udføre eksperimentet til verifikation af Ohms lov er,

mens loop java

• Modstand
• Amperemeter
• Voltmeter
• Batteri
• Stik nøgle
• Rheostat

Kredsløbsdiagram

Kredsløbsdiagrammet for den eksperimentelle verifikation af Ohms lov er givet i diagrammet nedenfor,

Kredsdiagram af Ohms lov

Procedure

Proceduren for eksperimentel verifikation af Ohms lov er nævnt nedenfor:

• Nøglen K lukkes indledningsvis, og rheostaten justeres således, at aflæsningen i amperemeter A og voltmeter V er minimum.
• Strømmen øges derefter i kredsløbet ved at justere rheostaten, og strømmen ved forskellige værdier af rheostaten og deres respektive spænding registreres.
• Nu for forskellige værdier af spænding(V) og strøm(I), og beregn derefter forholdet mellem V/I.
• Efter at have beregnet alle forholdet mellem V/I for forskellige værdier af spænding og strøm, bemærker vi, at værdien er næsten konstant.
• Når vi nu plotter en graf over strømmen mod potentialforskellen, får vi en ret linje. Dette viser, at strømmen er direkte proportional med potentialforskellen, og dens hældning er ledningens modstand.

Ohms lov cirkeldiagram

For bedre at forstå forholdet mellem forskellige parametre kan vi tage alle ligningerne, der bruges til at finde spændingen, strømmen, modstanden og effekten, og kondensere dem til et simpelt Ohms lov cirkeldiagram som vist nedenfor:

Ohms lov cirkeldiagram

Ohms lovmatrixtabel

Ligesom Ohms lov cirkeldiagram vist ovenfor, kan vi kondensere de individuelle Ohms lov-ligninger til en simpel matrixtabel som vist nedenfor for nem reference, når vi beregner en ukendt værdi.

Ohms lovmatrix tabel

Anvendelser af Ohms lov

Når de to andre tal er kendt, kan Ohms lov bruges til at bestemme spændingen, strømmen, impedansen eller modstanden af ​​et lineært elektrisk kredsløb.

Vigtigste anvendelser af Ohms lov:

• Det forenkler også effektberegninger.
• For at holde det ønskede spændingsfald mellem de elektriske komponenter anvendes Ohms lov.
• Et elektrisk kredsløbs spænding, modstand eller strøm skal bestemmes.
• Ohms lov bruges også til at omdirigere strøm i DC-amperemetre og andre DC-shunts.

Hvordan etablerer man et nuværende-spændingsforhold?

Forholdet V ⁄ I forbliver konstant for en given modstand, mens strøm-spændingsforbindelsen etableres, derfor skal en graf over potentialforskellen (V) og strømmen (I) være en ret linje.

Hvordan kan vi opdage de ukendte modstandsværdier?

Det konstante forhold er det, der bestemmer de ukendte modstandsværdier. Modstanden af ​​en ledning med et ensartet tværsnit afhænger af længden (L) og tværsnitsarealet (A). Det afhænger også af lederens temperatur.

Modstanden ved en given temperatur,

R = ρ L ⁄ A

hvor,
r er den specifikke modstand eller resistivitet og er trådmaterialets egenskab.

Trådmaterialets specifikke modstand eller resistivitet er,

ρ = R A ⁄ L

Beregning af elektrisk effekt ved hjælp af Ohms lov

Vi definerer elektrisk strøm som den effekt, der kræves af elektriske ladninger for at udføre forskellige værker. Satsen for forbrug af elektrisk energi kaldes elektrisk strøm. Enheden til at måle elektrisk effekt er watt. Ved hjælp af Ohms lov kan vi nemt finde effekten af ​​det elektriske kredsløb. Formlen til at beregne den elektriske effekt er,

P = VI

Hvor,

P er kredsløbets effekt, V er spændingen over kredsløbet, og I er strømmen, der går gennem kredsløbet.

Vi ved, at ved at bruge Ohms lov,

V = IR

Ved hjælp af magtformlen får vi,

P = V²/R

P = I²R

Begrænsninger af Ohms lov

Forskellige begrænsninger af Ohms-loven er,

• Ohms lov gælder ikke for ensidige netværk. Strømmen kan kun løbe i én retning i ensidige netværk. Dioder, transistorer og andre elektroniske komponenter bruges i denne slags netværk.
• Ikke-lineære komponenter er også undtaget fra Ohms lov. Ikke-lineære komponenter har en strøm, der ikke er proportional med den påførte spænding, hvilket indebærer, at modstandsværdien af ​​disse elementer varierer afhængigt af spændingen og strømmen. Tyristoren er et eksempel på et ikke-lineært element.

Analogier af Ohms lov

Der er forskellige analogier givet i fortiden for at forklare Ohms lov, nogle af de mest almindelige analogier er:

• Vandrørsanalogi
• Temperatur analogi

Lad os diskutere disse analogier i detaljer.

Vandrørsanalogi for Ohms lov

Vi ved, at strømmen, der passerer gennem ethvert kredsløb, afhænger af den påførte spænding og kredsløbets modstand. Men vi kan se strømmen, der flyder gennem kredsløbet, for at forstå det bedre bruger vi vandrørsanalogien, hvor det strømmende vand repræsenterer strømmen, og vi kan forstå Ohms lov ved at bruge dette koncept.

Vand, der strømmer gennem rørene, svarer til strømmen, der strømmer gennem det elektriske kredsløb. Vi ved, at der i et elektrisk kredsløb kræves Spænding for at flytte strømmen i kredsløbet på samme måde. Tryk i vandrørsystemet gør, at vandet kan flyde let i systemet.

Hvis trykket øges, strømmer der mere vand gennem røret, som ligner Ohms lov, der tilstand, hvis spændingen øges, strømmer mere strøm gennem det elektriske kredsløb.

sql server pivot

Temperatur analogi

På samme måde kan et temperaturkredsløb også sammenlignes med en ohmsk leder. Her fungerer temperaturgradient på samme måde som spænding, og varmeflow fungerer på samme måde som strøm.

Læs mere,

• Modstand
• Faktorer, der påvirker modstand
• Selvinduktans

Løste eksempler på Ohms lov

Eksempel 1: Find modstanden af ​​et elektrisk kredsløb med en spændingsforsyning på 15 V og en strøm på 3 mA.

Løsning:

Givet:

V = 15 V,

I = 3 mA = 0,003 A

Modstanden af ​​et elektrisk kredsløb er givet som:

⇒ R = V/I

⇒ R = 15 V / 0,003 A
⇒ R = 5000 Ω
⇒ R = 5 kΩ

Derfor er modstanden af ​​et elektrisk kredsløb 5 kΩ .

Eksempel 2: Hvis modstanden af ​​et elektrisk strygejern er 10 Ω, og der løber en strøm på 6 A gennem modstanden. Find spændingen mellem to punkter.

Løsning:

Givet:

I = 6 A, R = 10 Ω

Formlen til at beregne spændingen er givet som:

V = I × R

⇒ V = 6 A × 10 Ω
⇒ V = 60 V

Derfor er spændingen mellem to punkter 60 V .

Eksempel 3: Find strømmen, der passerer gennem lederen ved at trække 20 volt, når dens effekt er 60 watt.

Løsning:

Ifølge Ohms P = VI

Givet P = 60 watt, V = 20 volt

⇒ I = P/V
⇒ I = 60/20
⇒ I = 3 A

Derfor er strømmen, der strømmer gennem lederen 3 A

Eksempel 4: Et batteri på 6 V er forbundet til pæren med modstand 4 Ω. Find strømmen, der passerer gennem pæren, og kredsløbets strøm.

Løsning:

givet,
V=6V
R = 4 Ω

Vi ved det,

V = IR (Ohms lov)

⇒ 6 = 4R

⇒ I = 6 ÷ 4 = 1,5 A

⇒ I = 1,5 A

Således er strømmen, der strømmer gennem pæren, 1,5 A

For kredsløbets kraft

P = VI

⇒ P = (6)(1,5)

⇒ P = 9 watt

Således er kredsløbets effekt 9 watt.

Ofte stillede spørgsmål om Ohms lov

Q1: Hvad er Ohms lov?

Svar:

Ifølge Ohms lov er strømmen, der passerer gennem lederen, direkte proportional med potentialforskellen over enden på lederen, hvis temperaturen og de andre fysiske forhold ikke ændres.

Q2: Hvem opdagede Ohms lov?

Svar:

Den tyske fysiker Georg Simon Ohm var den første til at forklare Ohms lov. Han sagde, at strømmen, der passerer gennem lederen, er direkte proportional med den påførte spænding.

Spørgsmål 3: Er Ohms lov universelt anvendelig?

Svar:

Nej Ohms lov er ikke en universel lov, da den ikke gælder for alle elektriske kredsløb.

• Kredsløbene, der adlyder Ohms lov, kaldes ohmsk kredsløb
• De kredsløb, der ikke overholder Ohms lov, kaldes ikke-ohmisk kredsløb

Q4: Hvornår blev Ohms lov opdaget?

Svar:

Ohms lov blev først udtalt af Georg Simon Ohm i hans bog Den galvaniske kæde, matematisk redigeret i år 1827.

Q5: Hvad er modstandsenheden?

Svar:

SI-enheden for modstand er Ohm. Det er angivet med Ω.

ekta kapoor skuespiller

Q6: Hvad er dimensionsformlen for modstand?

Svar:

Dimensionel formel for modstand er [M¹L²T^-3jeg^-2]

Spørgsmål 7: Hvorfor gælder Ohms lov ikke for halvledere?

Svar:

Halvledende enheder er ikke-lineære i naturen, hvorfor Ohms lov ikke gælder for dem. Dette indikerer, at spænding-til-strøm-forholdet ikke forbliver konstant, når spændingen varierer.

Q8: Hvornår svigter Ohms lov?

Svar:

Opførselen af ​​halvledere og ensidige enheder som dioder definerer Ohms lov. Hvis fysiske faktorer som temperatur og tryk ikke holdes konstante, giver Ohms lov muligvis ikke de tilsigtede effekter.