Історія закону Ома Правити
Георг Ом, проводячи експерименти з провідником, встановив, що сила струму в провіднику пропорційна напрузі, що додається до його кінців:
,
.
Коефіцієнт пропорційності назвали електропровідністю. а величину прийнято називати електричним опором провідника.
Закон Ома був відкритий в 1827 році.
Закон Ома в інтегральній формі Правити
Закон Ома для ділянки електричного кола має вигляд:
- - напруга або різниця потенціалів,
- - сила струму,
- - опір.
Закон Ома також застосовується до всього ланцюга, але в кілька зміненої формі:
,
- - ЕРС ланцюга,
- - сила струму в ланцюзі,
- - опір всіх елементів ланцюга,
- - внутрішній опір джерела живлення.
Закон Ома в диференціальній формі Правити
Опір залежить як від матеріалу, з якого тече струм, так і від геометричних розмірів провідника. Корисно переписати закон Ома в так званій диференціальної формі, в якій залежність від геометричних розмірів зникає, і тоді закон Ома описує виключно електропровідні властивості матеріалу. Для ізотропних матеріалів маємо:
Всі величини, що входять в це рівняння, є функціями координат і, в загальному випадку, часу. Якщо матеріал анизотропен, то напрями векторів щільності струму і напруженості можуть не збігатися. В цьому випадку провідність є тензором рангу (1, 1).
Розділ фізики. вивчає протягом електричного струму в різних середовищах, називається електродинаміки суцільних середовищ.
Закон Ома для змінного струму Правити
Якщо ланцюг містить не тільки активні, але і реактивні компоненти (ємності. Індуктивності), а струм є синусоїдальним з циклічною частотою, то закон Ома узагальнюється; величини, що входять в нього, стають комплексними:
- U = U0ei # 969; t - напруга або різниця потенціалів,
- I - сила струму,
- Z = Re -i δ - комплексне опір (імпеданс),
- R = (Ra 2 + Rr 2) 1/2 - повний опір,
- Rr = # 969; L - 1 / # 969; C - реактивний опір (різниця індуктивного і ємнісного),
- R а - активне (омічний) опір, яке залежить від частоти,
- δ = -arctg Rr / Ra - зсув фаз між напругою і силою струму.
При цьому перехід від комплексних змінних в значеннях струму і напруги до дійсних (що вимірюється) значенням може бути проведений взяттям дійсної чи уявної частини (але у всіх елементах ланцюга однієї і тієї ж!) Комплексних значень цих величин. Відповідно, зворотний перехід будується для, наприклад, підбором такий, що. Тоді все значення струмів і напруг в схемі треба вважати як
Якщо струм змінюється в часі, але не є синусоїдальною (і навіть періодичним), то його можна представити як суму синусоїдальних Фур'є-компонент. Для лінійних ланцюгів можна вважати компоненти Фур'є-розкладу струму діють незалежно.
Також необхідно відзначити, що закон Ома є лише найпростішим наближенням для опису залежності струму від різниці потенціалів і для деяких структур справедливий лише у вузькому діапазоні значень. Для опису більш складних (нелінійних) систем, коли залежністю опору від сили струму не можна знехтувати, прийнято обговорювати вольт-амперну характеристику. Відхилення від закону Ома спостерігаються також у випадках, коли швидкість зміни електричного поля настільки велика, що не можна нехтувати інерційністю носіїв заряду.
Пояснення закону Ома Правити
Закон Ома можна просто пояснити за допомогою теорії Друде