Ohms lov i differensial- og integralform sier at strømmen gjennom en leder mellom to punkter er direkte proporsjonal med spenningen i de to punktene. En ligning med en konstant ser slik ut:
I=V/R, hvor I er punktet for strøm gjennom lederen i enheter av ampere, V (Volt) er spenningen målt med lederen i enheter av volt, R er motstanden til materialet som ledes i ohm. Mer spesifikt sier Ohms lov at R er en konstant i denne forbindelse, uavhengig av strøm.
Hva kan forstås med "Ohms lov"?
Ohms lov i differensial- og integralform er et empirisk forhold som nøyaktig beskriver ledningsevnen til de aller fleste ledende materialer. Noen materialer overholder imidlertid ikke Ohms lov, de kalles "nonohmic". Loven ble oppk alt etter vitenskapsmannen Georg Ohm, som publiserte den i 1827. Den beskriver spennings- og strømmålinger ved hjelp av enkle elektriske kretser som inneholderulike ledningslengder. Ohm forklarte sine eksperimentelle resultater med en litt mer kompleks ligning enn den moderne formen ovenfor.
Begrepet Ohms lov i diff. form brukes også for å betegne ulike generaliseringer, for eksempel brukes vektorformen i elektromagnetisme og materialvitenskap:
J=σE, der J er antallet elektriske partikler på et bestemt sted i det resistive materialet, e er det elektriske feltet på det stedet, og σ (sigma) er materialet som er avhengig av konduktivitetsparameteren. Gustav Kirchhoff formulerte loven nøyaktig slik.
Historie
Historie
I januar 1781 eksperimenterte Henry Cavendish med en Leyden-krukke og et glassrør med forskjellige diametre fylt med en s altløsning. Cavendish skrev at hastigheten endres direkte som graden av elektrifisering. Opprinnelig var resultatene ukjente for det vitenskapelige miljøet. Men Maxwell publiserte dem i 1879.
Ohm gjorde sitt arbeid med motstand i 1825 og 1826 og publiserte resultatene i 1827 i "The Galvanic Circuit Proved Mathematically". Han ble inspirert av arbeidet til den franske matematikeren Fourier, som beskrev varmeledning. Til eksperimenter brukte han først galvaniske peler, men gikk senere over til termoelementer, som kunne gi en mer stabil spenningskilde. Han opererte med begrepene intern motstand og konstant spenning.
Også i disse forsøkene ble det brukt et galvanometer for å måle strømmen, siden spenningenmellom termoelementklemmer proporsjonal med tilkoblingstemperaturen. Deretter la han til testledninger av forskjellige lengder, diametre og materialer for å fullføre kretsen. Han fant ut at dataene hans kunne modelleres med følgende ligning
x=a /b + l, hvor x er målerstanden, l er lengden på prøveledningen, a er avhengig av temperaturen til termoelementforbindelsen, b er en konstant (konstant) av hele ligningen. Ohm beviste loven sin basert på disse proporsjonalitetsberegningene og publiserte resultatene hans.
Betydningen av Ohms lov
Ohms lov i differensial- og integralform var trolig den viktigste av de tidlige beskrivelsene av elektrisitetens fysikk. I dag anser vi dette som nesten åpenbart, men da Om først publiserte arbeidet sitt, var dette ikke tilfelle. Kritikere reagerte på tolkningen hans med fiendtlighet. De k alte arbeidet hans "nakne fantasier", og den tyske utdanningsministeren erklærte at "en professor som forkynner slik kjetteri er uverdig til å undervise i vitenskap."
Den rådende vitenskapelige filosofien i Tyskland på den tiden mente at eksperimenter ikke var nødvendig for å utvikle en forståelse av naturen. I tillegg slet Geogrs bror, Martin, en matematiker av yrke, med det tyske utdanningssystemet. Disse faktorene forhindret aksept av Ohms verk, og hans arbeid ble ikke allment akseptert før på 1840-tallet. Likevel fikk Om anerkjennelse for sine bidrag til vitenskapen lenge før hans død.
Ohms lov i differensial- og integralform er en empirisk lov,generalisering av resultatene fra mange eksperimenter, som viste at strømmen er omtrent proporsjonal med den elektriske feltspenningen for de fleste materialer. Det er mindre grunnleggende enn Maxwells ligninger og egner seg ikke i alle situasjoner. Ethvert materiale vil brytes ned under kraften fra et tilstrekkelig elektrisk felt.
Ohms lov har blitt observert på et bredt spekter av skalaer. På begynnelsen av 1900-tallet ble ikke Ohms lov vurdert på atomskala, men eksperimenter bekrefter det motsatte.
Quantum Beginning
Strømtetthetens avhengighet av det påførte elektriske feltet har en fundament alt kvantemekanisk karakter (klassisk kvantepermeabilitet). En kvalitativ beskrivelse av Ohms lov kan være basert på klassisk mekanikk ved å bruke Drude-modellen utviklet av den tyske fysikeren Paul Drude i 1900. På grunn av dette har Ohms lov mange former, for eksempel den såk alte Ohms lov i differensialform.
Andre former for Ohms lov
Ohms lov i differensialform er et ekstremt viktig begrep innen elektro-/elektronikkteknikk fordi den beskriver både spenning og motstand. Alt dette henger sammen på makroskopisk nivå. Når man studerer elektriske egenskaper på makro- eller mikroskopisk nivå, brukes en mer relatert ligning, som kan kalles "Ohms ligning", med variabler som er nært beslektet med skalarvariablene V, I og R i Ohms lov, men som er en konstant funksjon av posisjon iexplorer.
Effekt av magnetisme
Hvis et eksternt magnetfelt (B) er tilstede og lederen ikke er i ro, men beveger seg med en hastighet V, må en ekstra variabel legges til for å ta hensyn til strømmen indusert av Lorentz-kraften på ladningen transportører. Også k alt Ohms lov av integralform:
J=σ (E + vB).
I hvilerammen til en bevegelig leder faller denne termen fordi V=0. Det er ingen motstand fordi det elektriske feltet i hvilerammen er forskjellig fra E-feltet i laboratorierammen: E'=E + v × B. Elektriske og magnetiske felt er relative. Hvis J (strøm) er variabel fordi den påførte spenningen eller E-feltet varierer med tiden, må reaktansen legges til motstanden for å ta hensyn til selvinduksjon. Reaktansen kan være sterk hvis frekvensen er høy eller lederen er viklet.
