Κατανόηση, τύποι και παραδείγματα υπολογισμού του νόμου του Ohm

Στην τάξη Φυσικής, μελετάμε ηλεκτρικό ρεύμα συνεχούς ρεύματος σε κύκλωμα. Για να το καταλάβουμε, υπάρχουν αρκετοί νόμοι που πρέπει να ακολουθήσουμε, ένας από τους οποίους είναι ο νόμος του Ohm.

Ο νόμος του Ohm είναι μια δήλωση που αναφέρει ότι το ηλεκτρικό ρεύμα (Ι) που ρέει σε έναν αγωγό είναι ανάλογο με τη διαφορά δυναμικού (V) που εφαρμόζεται στα άκρα. Δηλαδή, όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά δυναμικού, τόσο μεγαλύτερη είναι η ροή ρεύματος. Αντίθετα, εάν μειωθεί η δεδομένη διαφορά δυναμικού, τόσο μικρότερο θα ρέει το ρεύμα. Μπορούμε να το διατυπώσουμε ως εξής.

I = V

Όταν το ηλεκτρικό ρεύμα I ρέει σε ένα καλώδιο αγωγού με πιθανή διαφορά στα άκρα V, το ρεύμα θα είναι αντιστρόφως ανάλογο με την αντίσταση, με αποτέλεσμα τον ακόλουθο τύπο.

I α 1 / R

Με βάση τις δύο παραπάνω εξισώσεις, ο τύπος του νόμου του Ohm έχει ως εξής.

I = V / R ή V = IR

Η ποσότητα R είναι η αντίσταση στο σύρμα.

Ο νόμος του Ohm μπορεί επίσης να εκφραστεί ως "το ρεύμα που ρέει μέσω ενός αγωγού είναι ευθέως ανάλογο με τη δυνητική διαφορά μεταξύ των δύο άκρων, ενώ οι φυσικές συνθήκες του αγωγού όπως η θερμοκρασία, η πίεση κ.λπ. παραμένουν σταθερές".

Το γράφημα της αλλαγής στη διαφορά δυναμικού με το ρεύμα που ρέει στο καλώδιο αγωγού είναι γραμμικό όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.

(εικόνα)

Περιορισμοί του νόμου του Ohm

Ωστόσο, ο νόμος του Ohm έχει επίσης περιορισμούς. Αυτός ο νόμος έχει συνταχθεί με την υπόθεση ότι η αντίσταση είναι ανεξάρτητη από το ρεύμα. Έτσι, η αντίσταση ή η αντίσταση είναι πάντα σταθερή και δεν εξαρτάται από το ρεύμα (I). Δηλαδή, ο νόμος του Ohm δεν ισχύει για υγρά, υλικά ημιαγωγών ή μονωτές. Τα υλικά που δεν συμμορφώνονται με το νόμο του Ohm ονομάζονται μη Ohmic υλικά. Ακολουθεί ένα γράφημα των ρευμάτων και των πιθανών διαφορών για μη Ohmic υλικά.

(εικόνα)

Για να κατανοήσουν καλύτερα τον νόμο του Ohm, οι φίλοι μπορούν να κάνουν τις παρακάτω ερωτήσεις εξάσκησης.

(Διαβάστε επίσης: Έννοια και εφαρμογή του νόμου Archimedes)

Γυμνάσια

Ένας μαθητής συνδέει τις δύο αντιστάσεις R 1 και R 2 σε σειρά με πηγή DC με τάση 20V. Μπορείτε να υπολογίσετε το ρεύμα που ρέει μέσω του κυκλώματος εάν ο κωδικός χρώματος για την αντίσταση:

(εικόνα)

R 1 = Κίτρινο, μοβ, πορτοκαλί

R 2 = καφέ, μαύρο, κόκκινο

Εάν ναι, ας συζητήσουμε και να ταιριάξουμε μαζί τις απαντήσεις.

Απάντηση

Σύμφωνα με τον κωδικό χρώματος αντίστασης άνθρακα, η ζώνη χρώματος R 1 αντιπροσωπεύει τους ακόλουθους αριθμούς:

Κίτρινο = 4, Μωβ = 7 και Πορτοκαλί = 3

R 1    = 47 x 103 Ω = 47k Ω

Η χρωματική ζώνη αντίστασης R 2 αντιπροσωπεύει τους ακόλουθους αριθμούς:

Καφέ = 1, Μαύρο = 0 και Κόκκινο = 2

R 2 = 10 x 102 Ω = 1k Ω

Έτσι, η τιμή της αντίστασης αντικατάστασης είναι

R = R 1 + R 2

      = 47 kΩ + 1kΩ

R = 48kΩ

Το ρεύμα που ρέει στο κύκλωμα, I = V / R

V = 20 V, R = 48kΩ

>> I = 20V / 48kΩ = 4,16 x 10-4A