Ohms lov ble gitt av en tysk fysiker Georg Simon Ohm . Den angir forholdet mellom strøm, motstand og spenning over en elektrisk krets. Dette forholdet mellom strøm I, spenning V og motstand R ble gitt av den kjente tyske vitenskapsmannen Georg Simon Ohm i 1827. Han fant ut ved å utføre eksperimentet at produktet av strømmen som flyter gjennom lederen og motstanden til lederen bestemmer spenningsfallet over den lederen i kretsen.

I denne artikkelen vil vi utforske konseptet med Ohms lov i detalj, inkludert alle emnene nevnt i følgende innholdsfortegnelse.

Ohms lovdefinisjon

Ohms lov sier at spenningen over en leder er direkte proporsjonal med strømmen som strømmer gjennom den, forutsatt at alle fysiske forhold og temperaturer forblir konstante.

Derfor, i henhold til Ohms lov, er strømmen som flyter gjennom lederen direkte proporsjonal med spenningen over kretsen, dvs. V ∝ I. Ettersom Ohms lov gir det grunnleggende forholdet mellom spenningen som påføres og strømmen gjennom lederen, anses den som den grunnleggende loven som hjelper oss med å håndtere elektrisk krets. Ohms lov sier at strømmen følger et lineært forhold til spenning.

Ohms lovforklaring

Ohms lov er en av de grunnleggende lovene for elektrostatikk som sier at spenningen over enhver leder er direkte proporsjonal med strømmen som flyter i den lederen. Vi kan definere denne tilstanden som

V ∝ I

Fjerning av proporsjonalitetstegnet,

V = RI

hvor R er proporsjonalitetskonstanten og kalles materialets motstand. Materialets motstand beregnes som,

R = V/I

Motstand måles i ohm. Det er merket med symbolet Ω.

Ohms lovformel

Under forutsetning av at alle fysiske parametere og temperaturer forblir konstante, sier Ohms lov at spenningen over en leder er direkte proporsjonal med strømmen som flyter gjennom den.

Ohms lov er uttalt som:

V ∝ I

ELLER

V = I × R

Hvor,

• R er proporsjonalitetskonstanten kjent som Motstand,
• I er spenningen påført, og
• Jeg er strømmen som går gjennom den elektriske kretsen.

Formelen ovenfor kan omorganiseres for å beregne strøm og motstand også, som følger:

I følge Ohms lov er strømmen som flyter gjennom lederen,

I = V/R

På samme måte kan motstand defineres som,

R = V / I

Ohms lovgraf

Ohms lov gjelder når fysiske forhold som temperatur og andre er konstante. Dette er på grunn av det faktum at strømmen som flyter gjennom kretsen varierer ved å endre temperaturen. Derfor, i slike tilfeller når fysiske faktorer som temperatur spiller inn, bryter Ohms lov. For eksempel når det gjelder en lyspære, hvor temperaturen øker når strømmen som strømmer gjennom den stiger. Her følger ikke Ohms lov.

Grafen for en ohmsk krets er diskutert i bildet nedenfor,

Ohms lovgraf

Ohms lovenhet

Det er tre fysiske størrelser som er assosiert med Ohms-loven som inkluderer,

• Nåværende
• Spenning
• Motstand

Tabellen som er lagt til nedenfor viser de forskjellige symbolene og enhetene deres som brukes.

Ohms lovligninger

Ohms lov gir tre ligninger som er:

• V = I × R
• I = V/R
• R = V / I

Hvor,

• I er spenningen,
• Jeg er strømmen, og
• R er motstanden.

Forholdet mellom spenning, strøm og motstand: Ohms lov

Forholdet mellom spenning, strøm og motstand kan enkelt studeres ved hjelp av formelen,

V = IR

Hvor,

• I er spenningen,
• Jeg er motstanden, og
• R er motstanden.

Vi kan studere denne formelen ved hjelp av tabellen diskutert nedenfor,

Ohms lovtrekant

Ohms lovtrekant er en visuell representasjon for å forstå og lære Ohms lov-relasjon mellom spenning, strøm og motstand. Dette verktøyet hjelper ingeniører med å huske rekkefølgen på forholdet mellom de tre hovedaspektene: strøm (I), spenning (V) og motstand (R).

Ohms lovtrekant

Vektorform for Ohms lov

Forholdet mellom strøm og spenning er etablert av Ohms lov, og vektorformen er,

Hvor,

• er strømtetthetsvektor,
• er elektrisk feltvektor, og
• s er ledningsevnen til materialet.

Resistivitet

Hindringen som elektronene møter når de beveger seg i ethvert materiale kalles materialets resistivitet.

La en motstand med lengden 'l' og tverrsnittsarealet til 'A' har en motstand være R. Da vet vi,

Motstand er direkte proporsjonal med lengden på motstanden, dvs. R ∝ l, . . .(1)

Motstand er omvendt proporsjonal med tverrsnittsarealet til motstanden, dvs. R ∝ 1/A . . .(2)

kombinerer ekv. (1) og lign. (2)

R = ρl / A

Hvor r er proporsjonalitetskonstanten kalt motstandskoeffisient eller resistivitet.

Nå hvis L = 1m og A = 1m², i formelen ovenfor får vi,

R = ρ

Dette betyr for en motstand med lengde 1 m og tverrsnittsareal 1 m²motstanden kalles materialets resistivitet.

Eksperimentell verifisering av Ohms lov

Verifikasjon av Ohms lov oppnås ved å utføre følgende eksperiment.

Nødvendig utstyr

Apparatet som kreves for å utføre eksperimentet for verifikasjon av Ohms lov er,

java array

• Motstand
• Amperemeter
• Voltmeter
• Batteri
• Pluggnøkkel
• Reostat

Kretsdiagram

Kretsdiagrammet for den eksperimentelle verifiseringen av Ohms lov er gitt i diagrammet nedenfor,

Kretsdiagram av Ohms lov

Fremgangsmåte

Prosedyren for eksperimentell verifisering av Ohms lov er nevnt nedenfor:

• Nøkkelen K lukkes først og reostaten justeres slik at avlesningen i amperemeter A og voltmeter V er minimum.
• Strømmen økes deretter i kretsen ved å justere reostaten, og strømmen ved forskjellige verdier av reostaten og deres respektive spenning registreres.
• Nå for forskjellige verdier av spenning(V) og strøm(I), og beregn deretter forholdet mellom V/I.
• Etter å ha beregnet alle forholdene mellom V/I for ulike verdier av spenning og strøm, legger vi merke til at verdien er nesten konstant.
• Ved å plotte en graf av strømmen mot potensialforskjellen får vi en rett linje. Dette viser at strømmen er direkte proporsjonal med potensialforskjellen og skråningen er motstanden til ledningen.

Ohms lov sektordiagram

For bedre å forstå forholdet mellom ulike parametere, kan vi ta alle ligningene som brukes for å finne spenningen, strømmen, motstanden og kraften, og kondensere dem til et enkelt Ohms lov kakediagram som vist nedenfor:

Ohms lov sektordiagram

Ohms lovmatrisetabell

Som Ohms lov sektordiagram vist ovenfor, kan vi kondensere de individuelle Ohms lov-ligningene til en enkel matrisetabell som vist nedenfor for enkel referanse når vi beregner en ukjent verdi.

Ohms lovmatrisetabell

Anvendelser av Ohms lov

Når de to andre tallene er kjent, kan Ohms lov brukes til å bestemme spenningen, strømmen, impedansen eller motstanden til en lineær elektrisk krets.

Hovedanvendelser av Ohms lov:

• Det forenkler også effektberegninger.
• For å holde ønsket spenningsfall mellom de elektriske komponentene, brukes Ohms lov.
• En elektrisk krets spenning, motstand eller strøm må bestemmes.
• Ohms lov brukes også til å omdirigere strøm i DC-amperemeter og andre DC-shunter.

Hvordan etablere et strøm-spenningsforhold?

Forholdet V ⁄ I forblir konstant for en gitt motstand mens strøm-spenningsforbindelsen etableres, derfor må en graf over potensialforskjellen (V) og strømmen (I) være en rett linje.

Hvordan kan vi oppdage de ukjente motstandsverdiene?

Det konstante forholdet er det som bestemmer de ukjente motstandsverdiene. Motstanden til en ledning med jevnt tverrsnitt er avhengig av lengden (L) og tverrsnittsarealet (A). Den er også avhengig av lederens temperatur.

Motstanden, ved en gitt temperatur,

R = ρ L ⁄ A

hvor,
r er den spesifikke motstanden eller resistiviteten og er trådmaterialets karakteristikk.

Trådmaterialets spesifikke motstand eller resistivitet er,

ρ = R A ⁄ L

Beregning av elektrisk kraft ved hjelp av Ohms lov

Vi definerer elektrisk kraft som kraften som kreves av elektriske ladninger for å utføre ulike arbeider. Hastigheten for forbruk av elektrisk energi kalles elektrisk kraft. Enheten for å måle elektrisk kraft er watt. Ved å bruke Ohms lov kan vi enkelt finne kraften til den elektriske kretsen. Formelen for å beregne den elektriske kraften er,

P = VI

Hvor,

P er kraften til kretsen, V er spenningen over kretsen, og I er strømmen som går gjennom kretsen.

Vi vet at ved å bruke Ohms lov,

V = IR

Ved å bruke kraftformelen vi får,

P = V²/R

P = I²R

Begrensninger av Ohms lov

Ulike begrensninger i Ohms-loven er,

• Ohms lov gjelder ikke for ensidige nettverk. Strømmen kan bare flyte i én retning i ensidige nettverk. Dioder, transistorer og andre elektroniske komponenter brukes i denne typen nettverk.
• Ikke-lineære komponenter er også unntatt fra Ohms lov. Ikke-lineære komponenter har en strøm som ikke er proporsjonal med den påførte spenningen, noe som innebærer at motstandsverdien til disse elementene varierer avhengig av spenningen og strømmen. Tyristoren er et eksempel på et ikke-lineært element.

Analogier av Ohms lov

Det er forskjellige analogier gitt i fortiden for å forklare Ohms lov, noen av de vanligste analogiene er:

• Vannrørsanalogi
• Temperaturanalogi

La oss diskutere disse analogiene i detalj.

Vannrørsanalogi for Ohms lov

Vi vet at strømmen som går gjennom en hvilken som helst krets avhenger av spenningen som påføres og motstanden til kretsen. Men vi kan se strømmen som flyter gjennom kretsen, for å forstå den bedre bruker vi vannrørsanalogien der det strømmende vannet representerer strømmen, og vi kan forstå Ohms lov ved å bruke dette konseptet.

Vann som strømmer gjennom rørene ligner på strømmen som strømmer gjennom den elektriske kretsen. Vi vet at i en elektrisk krets kreves det Spenning for å flytte strømmen i kretsen på samme måte. Trykk i vannrørsystemet gjør at vannet flyter lett i systemet.

Hvis trykket økes, strømmer mer vann gjennom røret som ligner Ohms lov som sier at hvis spenningen økes, flyter mer strøm gjennom den elektriske kretsen.

sql server pivot

Temperaturanalogi

På samme måte kan en temperaturkrets også sammenlignes med en ohmsk leder. Her fungerer temperaturgradient på samme måte som spenning, og varmestrøm fungerer på samme måte som strøm.

Les mer,

• Motstand
• Faktorer som påvirker motstand
• Selvinduktans

Løste eksempler på Ohms lov

Eksempel 1: Finn motstanden til en elektrisk krets med en spenningstilførsel på 15 V og en strøm på 3 mA.

Løsning:

Gitt:

V = 15 V,

I = 3 mA = 0,003 A

Motstanden til en elektrisk krets er gitt som:

⇒ R = V / I

⇒ R = 15 V / 0,003 A
⇒ R = 5000 Ω
⇒ R = 5 kΩ

Derfor er motstanden til en elektrisk krets 5 kΩ .

Eksempel 2: Hvis motstanden til et elektrisk strykejern er 10 Ω og en strøm på 6 A flyter gjennom motstanden. Finn spenningen mellom to punkter.

Løsning:

Gitt:

I = 6 A, R = 10 Ω

Formelen for å beregne spenningen er gitt som:

V = I × R

⇒ V = 6 A × 10 Ω
⇒ V = 60 V

Derfor er spenningen mellom to punkter 60 V .

Eksempel 3: Finn strømmen som går gjennom lederen ved å trekke 20 volt når effekten som trekkes av den er 60 watt.

Løsning:

I følge Ohms P = VI

Gitt P = 60 watt, V = 20 volt

⇒ I = P/V
⇒ I = 60/20
⇒ I = 3 A

Derfor er strømmen som flyter gjennom lederen 3 A

Eksempel 4: Et batteri på 6 V er koblet til pæren med motstand 4 Ω. Finn strømmen som går gjennom pæren og kretsens strøm.

Løsning:

gitt,
V=6V
R = 4 Ω

Vi vet det,

V = IR (Ohms lov)

⇒ 6 = 4R

⇒ I = 6 ÷ 4 = 1,5 A

⇒ I = 1,5 A

Dermed er strømmen som strømmer gjennom pæren 1,5 A

For kraften til kretsen

P = VI

⇒ P = (6)(1,5)

⇒ P = 9 watt

Dermed er kraften til kretsen 9 watt.

Vanlige spørsmål om Ohms lov

Q1: Hva er Ohms lov?

Svar:

I følge Ohms lov er strømmen som går gjennom lederen direkte proporsjonal med potensialforskjellen over enden på lederen, hvis temperaturen og de andre fysiske forholdene ikke endres.

Q2: Hvem oppdaget Ohms lov?

Svar:

Den tyske fysikeren Georg Simon Ohm var den første som forklarte Ohms lov. Han uttalte at strømmen som går gjennom lederen er direkte proporsjonal med spenningen som påføres.

Spørsmål 3: Er Ohms lov universelt anvendelig?

Svar:

Nei Ohms lov er ikke en universell lov da den ikke gjelder alle elektriske kretser.

• Kretsene som følger Ohms lov kalles Ohmic Circuit
• Kretsene som ikke overholder Ohms lov kalles ikke-ohmisk krets

Q4: Når ble Ohms lov oppdaget?

Svar:

Ohms lov ble først uttalt av Georg Simon Ohm i sin bok The Galvanic Chain, Mathematically Edited i år 1827.

Q5: Hva er motstandsenheten?

Svar:

SI-enheten for motstand er Ohm. Det er betegnet med Ω.

zeenat aman skuespiller

Q6: Hva er dimensjonsformelen for motstand?

Svar:

Dimensjonsformel for motstand er [M¹L²T^-3Jeg^-2]

Spørsmål 7: Hvorfor gjelder ikke Ohms lov for halvledere?

Svar:

Halvledende enheter er ikke-lineære av natur på grunn av at Ohms lov ikke gjelder for dem. Dette indikerer at spenning-til-strøm-forholdet ikke forblir konstant når spenningen varierer.

Q8: Når mislykkes Ohms lov?

Svar:

Oppførselen til halvledere og ensidige enheter som dioder definerer Ohms lov. Hvis fysiske faktorer som temperatur og trykk ikke holdes konstant, kan det hende at Ohms lov ikke gir de tiltenkte effektene.