Ohmov zakon u diferencijalnom i integralnom obliku kaže da je struja kroz provodnik između dvije tačke direktno proporcionalna naponu u dvije tačke. Jednačina sa konstantom izgleda ovako:
I=V/R, gdje je I tačka struje kroz provodnik u jedinicama ampera, V (Volt) je napon mjeren provodnikom u jedinicama volti, R je otpor materijala koji se provodi u omima. Tačnije, Ohmov zakon kaže da je R konstanta u ovom pogledu, nezavisno od struje.
Šta se može razumjeti pod "Ohmovim zakonom"?
Ohmov zakon u diferencijalnom i integralnom obliku je empirijski odnos koji tačno opisuje provodljivost velike većine provodljivih materijala. Međutim, neki materijali ne poštuju Ohmov zakon, nazivaju se "nonohmični". Zakon je dobio ime po naučniku Georgu Ohmu, koji ga je objavio 1827. Opisuje mjerenja napona i struje pomoću jednostavnih električnih kola koja sadržerazne dužine žice. Ohm je objasnio svoje eksperimentalne rezultate malo složenijom jednadžbom od modernog oblika iznad.
Koncept Ohmovog zakona u dif. oblik se također koristi za označavanje različitih generalizacija, na primjer, njegov vektorski oblik se koristi u elektromagnetizmu i nauci o materijalima:
J=σE, gdje je J broj električnih čestica na određenoj lokaciji u otpornom materijalu, e je električno polje na toj lokaciji, a σ (sigma) je materijal koji ovisi o parametru provodljivosti. Gustav Kirchhoff je formulirao zakon upravo ovako.
Historija
Historija
U januaru 1781. Henry Cavendish je eksperimentisao sa Leyden teglom i staklenom cijevi različitih prečnika ispunjenih otopinom soli. Cavendish je napisao da se brzina mijenja direktno sa stepenom elektrifikacije. U početku, rezultati su bili nepoznati naučnoj zajednici. Ali Maxwell ih je objavio 1879.
Ohm je radio na otporu 1825. i 1826. i objavio svoje rezultate 1827. u "Galvanski krug dokazan matematički". Bio je inspirisan radom francuskog matematičara Fouriera, koji je opisao provođenje toplote. Za eksperimente je u početku koristio galvanske pilote, ali je kasnije prešao na termoelemente, koji bi mogli pružiti stabilniji izvor napona. On je operisao konceptima unutrašnjeg otpora i konstantnog napona.
Takođe u ovim eksperimentima, galvanometar je korišten za mjerenje struje, jer je naponizmeđu terminala termoelementa proporcionalno temperaturi priključka. Zatim je dodao ispitne vodove različitih dužina, prečnika i materijala kako bi kompletirao kolo. Otkrio je da se njegovi podaci mogu modelirati sa sljedećom jednačinom
x=a /b + l, gde je x očitavanje merača, l je dužina ispitnog kabla, a zavisi od temperature spoja termoelementa, b je konstanta (konstanta) cele jednačine. Ohm je dokazao svoj zakon na osnovu ovih proračuna proporcionalnosti i objavio svoje rezultate.
Važnost Ohmovog zakona
Omov zakon u diferencijalnom i integralnom obliku bio je vjerovatno najvažniji od ranih opisa fizike elektriciteta. Danas to smatramo gotovo očiglednim, ali kada je Om prvi put objavio svoj rad, to nije bio slučaj. Kritičari su na njegovu interpretaciju reagovali neprijateljski. Nazvali su njegov rad "golim fantazijama", a njemački ministar obrazovanja je izjavio da "profesor koji propovijeda takvu jeres nije dostojan podučavanja nauke."
Prevladavajuća naučna filozofija u Njemačkoj u to vrijeme smatrala je da eksperimenti nisu potrebni da bi se razvilo razumijevanje prirode. Osim toga, Geogrov brat Martin, matematičar po profesiji, borio se sa njemačkim obrazovnim sistemom. Ovi faktori su sprečili prihvatanje Ohmovog dela, a njegov rad nije postao široko prihvaćen sve do 1840-ih. Ipak, Om je dobio priznanje za svoj doprinos nauci mnogo prije smrti.
Omov zakon u diferencijalnom i integralnom obliku je empirijski zakon,generalizacija rezultata mnogih eksperimenata, koji su pokazali da je struja približno proporcionalna naponu električnog polja za većinu materijala. Manje je fundamentalna od Maxwellovih jednačina i nije prikladna u svim situacijama. Svaki materijal će se razbiti pod snagom dovoljnog električnog polja.
Ohmov zakon je opažen na širokom rasponu skala. Početkom 20. veka, Ohmov zakon nije razmatran na atomskoj skali, ali eksperimenti potvrđuju suprotno.
Kvantni početak
Zavisnost gustine struje od primenjenog električnog polja ima suštinski kvantno-mehanički karakter (klasična kvantna permeabilnost). Kvalitativni opis Ohmovog zakona može se zasnivati na klasičnoj mehanici koristeći Drudeov model koji je razvio njemački fizičar Paul Drude 1900. godine. Zbog toga, Ohmov zakon ima mnogo oblika, kao što je takozvani Ohmov zakon u diferencijalnom obliku.
Drugi oblici Ohmovog zakona
Ohmov zakon u diferencijalnom obliku je izuzetno važan koncept u elektrotehnici/elektronici jer opisuje i napon i otpor. Sve je to međusobno povezano na makroskopskom nivou. Prilikom proučavanja električnih svojstava na makro- ili mikroskopskom nivou koristi se jedna srodnija jednačina, koja se može nazvati "Omova jednačina", koja ima varijable koje su blisko povezane sa skalarnim varijablama V, I i R Ohmovog zakona, ali koje su stalna funkcija položaja uistraživač.
Efekat magnetizma
Ako je prisutno vanjsko magnetsko polje (B) i provodnik ne miruje, već se kreće brzinom V, tada se mora dodati dodatna varijabla da se uzme u obzir struja indukovana Lorentzovom silom na naboju nosioci. Naziva se i Ohmov zakon integralnog oblika:
J=σ (E + vB).
U okviru mirovanja pokretnog provodnika, ovaj član se ispušta jer je V=0. Nema otpora jer se električno polje u okviru mirovanja razlikuje od E-polja u laboratorijskom okviru: E'=E + v × B. Električna i magnetna polja su relativna. Ako je J (struja) promjenjiva jer se primijenjeni napon ili E-polje mijenjaju s vremenom, tada se otporu mora dodati reaktancija kako bi se uračunala samoindukcija. Reaktancija može biti jaka ako je frekvencija visoka ili je provodnik namotan.
