Định luật
Ohm ở dạng vi phân và tích phân phát biểu rằng cường độ dòng điện qua vật dẫn giữa hai điểm tỷ lệ thuận với hiệu điện thế tại hai điểm đó. Một phương trình với một hằng số trông như thế này:
I=V / R, trong đó I là điểm dòng điện qua dây dẫn tính bằng đơn vị ampe, V (Volt) là điện áp đo được với dây dẫn tính bằng đơn vị vôn, R là điện trở của vật liệu được dẫn tính bằng ôm. Cụ thể hơn, định luật Ohm phát biểu rằng R là một hằng số về mặt này, không phụ thuộc vào dòng điện.
Có thể hiểu "Định luật Ôm" là gì?
Định luật
Ohm ở dạng vi phân và tích phân là một quan hệ thực nghiệm mô tả chính xác độ dẫn điện của đại đa số các vật liệu dẫn điện. Tuy nhiên, một số vật liệu không tuân theo định luật Ohm, chúng được gọi là "nonohmic". Định luật này được đặt theo tên của nhà khoa học Georg Ohm, người đã xuất bản nó vào năm 1827. Nó mô tả các phép đo điện áp và dòng điện bằng cách sử dụng các mạch điện đơn giản có chứachiều dài dây khác nhau. Ohm đã giải thích kết quả thí nghiệm của mình bằng một phương trình phức tạp hơn một chút so với dạng hiện đại ở trên.
Khái niệm định luật Ohm khác. dạng cũng được sử dụng để biểu thị các khái quát khác nhau, ví dụ, dạng vectơ của nó được sử dụng trong điện từ học và khoa học vật liệu:
J=σE, trong đó J là số hạt điện tại một vị trí cụ thể trong vật liệu điện trở, e là điện trường tại vị trí đó và σ (sigma) là vật liệu phụ thuộc vào tham số độ dẫn điện. Gustav Kirchhoff đã xây dựng luật chính xác như thế này.
Lịch sử
Lịch sử
Vào tháng 1 năm 1781, Henry Cavendish đã thử nghiệm với một chiếc lọ Leyden và một ống thủy tinh có đường kính khác nhau chứa đầy dung dịch muối. Cavendish đã viết rằng tốc độ thay đổi trực tiếp như mức độ điện khí hóa. Ban đầu, giới khoa học chưa biết kết quả. Nhưng Maxwell đã xuất bản chúng vào năm 1879.
Ohm đã thực hiện công việc của mình về điện trở vào năm 1825 và 1826 và công bố kết quả của mình vào năm 1827 trong "Mạch điện thiên hà được chứng minh bằng toán học". Ông lấy cảm hứng từ công trình của nhà toán học Pháp Fourier, người đã mô tả sự dẫn nhiệt. Đối với các thí nghiệm, ban đầu ông sử dụng cọc mạ, nhưng sau đó chuyển sang dùng cặp nhiệt điện, có thể cung cấp nguồn điện áp ổn định hơn. Ông đã hoạt động với các khái niệm về điện trở bên trong và điện áp không đổi.
Cũng trong các thí nghiệm này, một điện kế đã được sử dụng để đo dòng điện, vì điện ápgiữa các cực của cặp nhiệt điện tỷ lệ với nhiệt độ kết nối. Sau đó, ông thêm các dây dẫn thử nghiệm có độ dài, đường kính và vật liệu khác nhau để hoàn thiện mạch điện. Anh ấy nhận thấy rằng dữ liệu của anh ấy có thể được lập mô hình với phương trình sau
x=a / b + l, trong đó x là số đo trên đồng hồ, l là chiều dài của dây dẫn thử nghiệm, a phụ thuộc vào nhiệt độ của điểm nối cặp nhiệt điện, b là hằng số (hằng số) của toàn bộ phương trình. Ohm đã chứng minh định luật của mình dựa trên các phép tính tỷ lệ này và công bố kết quả của mình.
Tầm quan trọng của Định luật Ohm
Định luật
Ohm ở dạng vi phân và tích phân có lẽ là định luật quan trọng nhất trong những mô tả ban đầu về vật lý điện. Ngày nay chúng ta coi điều này gần như là hiển nhiên, nhưng khi Om lần đầu tiên xuất bản tác phẩm của mình, điều này không đúng như vậy. Các nhà phê bình phản ứng với cách giải thích của ông với thái độ thù địch. Họ gọi công việc của ông là "những tưởng tượng trần trụi" và bộ trưởng giáo dục Đức tuyên bố rằng "một giáo sư mà rao giảng tà giáo như vậy là không xứng đáng để giảng dạy khoa học."
Triết lý khoa học thịnh hành ở Đức vào thời điểm đó cho rằng các thí nghiệm là không cần thiết để phát triển sự hiểu biết về tự nhiên. Ngoài ra, anh trai của Geogr, Martin, một nhà toán học chuyên nghiệp, đã phải vật lộn với hệ thống giáo dục của Đức. Những yếu tố này đã ngăn cản việc chấp nhận công việc của Ohm, và công việc của ông đã không được chấp nhận rộng rãi cho đến những năm 1840. Tuy nhiên, Om đã nhận được sự công nhận vì những đóng góp của mình cho khoa học rất lâu trước khi qua đời.
Định luật Ohm ở dạng vi phân và tích phân là một định luật thực nghiệm,khái quát kết quả của nhiều thí nghiệm cho thấy cường độ dòng điện xấp xỉ tỉ lệ thuận với hiệu điện thế điện trường đối với hầu hết các vật liệu. Nó kém cơ bản hơn phương trình Maxwell và không phù hợp trong mọi tình huống. Bất kỳ vật liệu nào cũng sẽ bị phá vỡ dưới tác dụng của một điện trường đủ.
Định luậtOhm đã được quan sát trên nhiều quy mô. Vào đầu thế kỷ 20, định luật Ohm không được xem xét trên quy mô nguyên tử, nhưng các thí nghiệm khẳng định điều ngược lại.
Lượng tử Bắt đầu
Sự phụ thuộc của mật độ dòng điện vào điện trường đặt vào cơ bản có đặc tính cơ lượng tử (tính thấm lượng tử cổ điển). Mô tả định tính của định luật Ohm có thể dựa trên cơ học cổ điển bằng cách sử dụng mô hình Drude do nhà vật lý người Đức Paul Drude phát triển vào năm 1900. Do đó, định luật Ohm có nhiều dạng, chẳng hạn như cái gọi là định luật Ohm ở dạng vi phân.
Các dạng khác của định luật Ohm
Định luật
Ohm ở dạng vi phân là một khái niệm cực kỳ quan trọng trong kỹ thuật điện / điện tử vì nó mô tả cả điện áp và điện trở. Tất cả điều này được kết nối với nhau ở cấp độ vĩ mô. Khi nghiên cứu các tính chất điện ở cấp độ vĩ mô hoặc vi mô, một phương trình liên quan hơn được sử dụng, có thể được gọi là "phương trình Ohm", có các biến liên quan chặt chẽ với các biến vô hướng V, I và R của định luật Ohm, nhưng là một hàm không đổi của vị trí trongnhà thám hiểm.
Tác dụng của từ tính
Nếu có từ trường ngoài (B) và vật dẫn không đứng yên mà chuyển động với tốc độ V thì phải thêm một biến trở để tính dòng điện do lực Lorentz gây ra trên điện tích người vận chuyển. Còn được gọi là định luật Ohm của dạng tích phân:
J=σ (E + vB).
Trong khung nghỉ của một dây dẫn chuyển động, số hạng này bị rơi vì V=0. Không có điện trở vì điện trường trong khung nghỉ khác với điện trường trong khung phòng thí nghiệm: E '=E + v × B. Điện trường và từ trường là tương đối. Nếu J (dòng điện) thay đổi vì điện áp đặt vào hoặc trường E thay đổi theo thời gian, thì điện trở phải được thêm vào điện trở để tính đến hiện tượng tự cảm ứng. Điện trở có thể mạnh nếu tần số cao hoặc dây dẫn bị quấn.
