BATAS NG OHM: MGA YUNIT AT PORMULA, PAGKALKULA, HALIMBAWA, PAGSASANAY - PISIKAL - 2025

Ang batas ng Ohm sa macroscopic form nito, ay nagpapahiwatig na ang boltahe at intensity ng kasalukuyang sa isang circuit ay direktang proporsyonal na pagtutol na palagiang proporsyonalidad. Ang pagtukoy sa tatlong dami ng bilang V, I at R ayon sa pagkakabanggit, ang batas ng Ohm ay nagsasabi na: V = IR

Gayundin, ang batas ng Ohm ay pangkalahatang isinama upang isama ang mga elemento ng circuit na hindi purong lumalaban sa paghahalili ng mga kasalukuyang circuit, sa paraang ito ay tumatagal ng sumusunod na form: V = IZ

Larawan 1. Ang batas ng Ohm ay naaangkop sa maraming mga circuit. Pinagmulan: Wikimedia Commons. Tlapicka

Kung saan ang Z ay ang impedance, na kumakatawan din sa pagsalungat sa pagpasa ng alternating kasalukuyang ng isang elemento ng circuit, halimbawa isang kapasitor o isang inductance.

Dapat pansinin na hindi lahat ng mga materyales sa circuit at elemento ay sumusunod sa batas ng Ohm. Ang mga kung saan ito ay may bisa ay tinatawag na mga elemento ng ohmic, at kung saan hindi ito natutupad, tinawag silang hindi-ohmic o hindi linear.

Ang mga karaniwang resistor ng elektrikal ay ng uri ng ohmic, ngunit ang mga diode at transistor ay hindi, dahil ang ugnayan sa pagitan ng boltahe at kasalukuyang ay hindi guhit sa kanila.

Ang batas ng Ohm ay may utang sa pangalan nito sa ipinanganak na Bavarian na physicist at matematiko na si George Simon Ohm (1789-1854), na sa kanyang karera ay nakatuon sa kanyang sarili sa pag-aaral ng pag-uugali ng mga electrical circuit. Ang yunit para sa elektrikal na pagtutol sa SI International System ay pinangalanan sa kanyang karangalan: ang ohm, na ipinapahayag din ng liham na Greek Greek.

Paano ito kinakalkula?

Bagaman ang macroscopic form ng batas ng Ohm ay ang pinakamahusay na kilala, dahil nag-uugnay ito sa dami na madaling nasusukat sa laboratoryo, ang mikroskopikong form ay may kaugnayan sa dalawang mahahalagang dami ng vector: ang electric field E at ang kasalukuyang density J :

Kung saan σ ang de-koryenteng conductivity ng materyal, isang ari-arian na nagpapahiwatig kung gaano kadali ang pagsasagawa ng kasalukuyang. Para sa bahagi nito, ang J ay isang vector na ang kalakhan ay ang quotient sa pagitan ng intensity ng kasalukuyang ako at ang cross-sectional area A kung saan ito ay nagpapalibot.

Makatarungang ipalagay na mayroong isang likas na koneksyon sa pagitan ng electric field sa loob ng isang materyal at ng electric current na nagpapalipat-lipat sa pamamagitan nito, tulad na mas mataas ang kasalukuyang, mas kasalukuyang.

Ngunit ang kasalukuyang ay hindi isang vector, dahil wala itong direksyon sa kalawakan. Sa kabilang banda, ang vector J ay patayo -or normal- sa cross-sectional area ng conductor at ang direksyon nito ay ang kasalukuyang.

Mula sa form na ito ng batas ng Ohm nakarating kami sa unang equation, sa pag-aakalang isang conductor ng haba ℓ at cross section A, at pagpapalit ng magnitude ng J at E sa pamamagitan ng:

Ang kabaligtaran ng pag-uugali ay tinatawag na resistivity at ipinapahiwatig ng titik na Greek ρ:

Kaya:

Ang paglaban ng isang conductor

Sa equation V = (ρℓ / A) .I, ang pare-pareho (ρℓ / A) ang paglaban, samakatuwid:

Ang paglaban ng conductor ay nakasalalay sa tatlong mga kadahilanan:

- Ito ay resistivity ρ, tipikal ng materyal na kung saan ito ay gawa.

-Length ℓ.

-Ang lugar A ng cross section nito.

Ang mas mataas na ℓ, mas malaki ang pagtutol, dahil ang mga kasalukuyang carrier ay may maraming mga pagkakataon upang makabangga sa iba pang mga partikulo sa loob ng conductor at mawalan ng enerhiya. At sa kabaligtaran, ang mas mataas na A, mas madali para sa kasalukuyang mga carrier na lumipat sa maayos na paraan sa pamamagitan ng materyal.

Sa wakas, sa molekular na istraktura ng bawat materyal ay nakasalalay ang kadalian na kung saan pinapayagan ang isang sangkap na magpapatuloy sa electric current. Sa gayon, halimbawa, ang mga metal tulad ng tanso, ginto, pilak at platinum, na may mababang resistivity, ay mahusay na conductor, habang ang kahoy, goma at langis ay hindi, na kung bakit sila ay may mas mataas na resistivity.

Mga halimbawa

Narito ang dalawang nakalarawan na halimbawa ng batas ni Ohm.

Eksperimento upang suriin ang batas ni Ohm

Ang isang simpleng karanasan ay naglalarawan ng batas ng Ohm, para dito kailangan mo ng isang piraso ng conductive material, isang variable na mapagkukunan ng boltahe at isang multimeter.

Ang isang boltahe V ay itinatag sa pagitan ng mga dulo ng conductive material, na dapat na iba-iba nang kaunti. Sa variable na mapagkukunan ng variable, ang mga halaga ng nasabing boltahe ay maaaring itakda, na kung saan ay sinusukat sa multimeter, pati na rin ang kasalukuyang I na dumadaloy sa conductor.

Ang mga pares ng mga halaga ng V at ko ay naitala sa isang talahanayan at kasama nila ang isang graph ay itinayo sa papel na graph. Kung ang nagreresulta na kurba ay isang tuwid na linya, ang materyal ay ohmic, ngunit kung ito ay anumang iba pang kurba, ang materyal ay hindi ohmic.

Sa unang kaso, ang slope ng linya ay maaaring matukoy, na kung saan ay katumbas ng paglaban R ng conductor o sa kabaligtaran nito, ang pag-uugali.

Sa imahe sa ibaba, ang asul na linya ay kumakatawan sa isa sa mga graph na ito para sa isang Ohmic material. Samantala, ang dilaw at pulang kurba ay gawa sa mga hindi ohmic na materyales, tulad ng isang semiconductor, halimbawa.

Larawan 2. Graph I vs. V para sa mga materyales na ohmic (asul na linya) at mga di-ohmic na materyales. Pinagmulan: Wikimedia Commons.

Ang haydrolohikong pagkakatulad ng batas ng Ohm

Ito ay kagiliw-giliw na malaman na ang kasalukuyang kuryente sa batas ng Ohm ay may pag-uugali na katulad ng tubig na umiikot sa isang pipe. Ang pisika ng Ingles na si Oliver Lodge ang una na nagpanukala ng kunwa ng pag-uugali ng kasalukuyang gumagamit ng mga elemento ng hydraulics.

Halimbawa, ang mga tubo ay kumakatawan sa mga conductor, dahil ang tubig ay nagpapalibot sa kanila at sa kasalukuyang mga carrier sa pamamagitan ng huli. Kung mayroong isang constriction sa pipe, mahirap ang pagpasa ng tubig, kaya ito ay katumbas ng isang resistensya sa koryente.

Ang pagkakaiba sa presyon sa dalawang dulo ng tubo ay nagpapahintulot sa tubig na dumaloy, na nagbibigay ng pagkakaiba sa taas o isang bomba ng tubig, at katulad nito, ang pagkakaiba sa potensyal (ang baterya) ay kung ano ang nagpapanatili sa paglipat ng singil. , katumbas ng daloy o dami ng tubig bawat yunit ng oras.

Ang isang piston pump ay gagampanan ng papel ng isang alternatibong mapagkukunan ng boltahe, ngunit ang kalamangan ng paglalagay sa isang pump ng tubig ay ang pagsasara ng haydroliko circuit, tulad ng isang de-koryenteng circuit ay dapat para sa kasalukuyang daloy.

Larawan 3. Hydraulic analogy para sa batas ng Ohm: sa a) isang sistema ng daloy ng tubig at sa b) isang simpleng resistive circuit. Pinagmulan: Tippens, P. 2011. Pisika: Konsepto at Aplikasyon. Ika-7 Edition. McGraw Hill.

Mga Resistor at switch

Ang katumbas ng isang switch sa isang circuit, ito ay magiging isang stopcock. Ito ay binibigyang kahulugan sa ganitong paraan: kung ang circuit ay nakabukas (sarado ang stopcock), ang kasalukuyang, tulad ng tubig, ay hindi maaaring dumaloy.

Sa kabilang banda, may sarado ang switch (ganap na nakabukas ang stopcock) kapwa kasalukuyang at tubig ay maaaring dumaloy nang walang mga problema sa pamamagitan ng conductor o pipe.

Ang stopcock o balbula ay maaari ring kumatawan sa isang pagtutol: kapag ang gripo ay ganap na binuksan ito ay katumbas ng pagkakaroon ng isang zero pagtutol o isang maikling circuit. Kung ganap itong isasara ito ay tulad ng pagbukas ng circuit, habang ang bahagyang sarado ito ay tulad ng pagkakaroon ng isang pagtutol ng isang tiyak na halaga (tingnan ang figure 3).

Pagsasanay

- Ehersisyo 1

Ang isang electric iron ay kilala upang mangailangan ng 2A sa 120V upang gumana nang maayos. Ano ang resistensya nito?

Solusyon

Malutas para sa paglaban mula sa batas ni Ohm:

- Ehersisyo 2

Ang isang wire na 3 mm ang lapad at 150 m ang haba ay may isang de-koryenteng pagtutol na 3.00 Ω sa 20 ° C. Hanapin ang resistivity ng materyal.

Solusyon

Ang equation R = ρℓ / A ay angkop, samakatuwid ang cross-sectional area ay kailangang matagpuan muna:

Sa wakas, kapag humalili, makakakuha ka:

Mga Sanggunian

1. Resnick, R. 1992. Pisika. Pangatlong pinalawak na edisyon sa Espanyol. Dami ng 2. Compañía Editorial Continental SA de CV
2. Mga Luha, Zemansky. 2016. Unibersidad sa Unibersidad na may Makabagong Pisika. ^Ika- 14 . Ed. Dami 2. 817-820.
3. Serway, R., Jewett, J. 2009. Physics para sa Agham at Teknikal na may Modern na pisika. Ika-7 Edition. Dami 2. Pag-aaral sa Cengage. 752-775.
4. Tippens, P. 2011. Pisika: Konsepto at Aplikasyon. Ika-7 Edition. McGraw Hill.
5. Sevilla University. Kagawaran ng Nalalapat na pisika III. Density at intensity ng kasalukuyang. Nabawi mula sa: us.es.
6. Walker, J. 2008. Physics. Ika-4 na Ed. Pearson. 725-728