Fizik Teoremleri

Ohm Kanunu

Bir gerilim kaynağı, V ndan çıkan elektrik akımı, I direnç, R üzerinden geçer Bu şu şekildedir Ohm kanunu: V = IR

Bir elektrik devresinde iki nokta arasındaki iletken üzerinden geçen akım, potansiyel farkla (örn voltaj veya gerilim düşümü) doğru; iki nokta arasındaki dirençle ters orantılıdır

Burada, I akım amper, V referans alınan iki nokta arasındaki potansiyel fark volt ve R ohmla ölçülen ve direnç olarak adlandırılan devre değişkeni (volt/amper)dir Potansiyel fark gerilim olarakta bilinir ve bazen V nin yerine U, E veya emk (elektromotor kuvvet) sembolleri kullanılır

Bu kanun basit elektriksel devrelerdeki telden geçen akım ve gerilim miktarını açıklar

Yukarıdaki Ohm kanunu elektrik/elektronik mühendisliği alanında aşırı derecede kullanılan bir eşitliktir Çünkü gerilim, akım ve direncin birbirleriyle olan ilişkisini makroskopik seviyede inceler Bu elemanlar çoğunlukla bir elektrik devresinde bulunur

Basit tanımlama ve kullanımı

Elektriksel aygıtları içeren elektrik devreleri birbirlerine iletkenlerle bağlanır(Basit kombinasyonlar için elektriksel devreler maddesine bakın) Yukarıdaki diyagram yapılabilen en basit elektrik devrelerinden biridir Batarya gibi bir elektriksel aygıt içinde + ve - terminalleri bulunan bir çemberle gösterilir Diğer aygıt zig-zag şeklinde resmedilir ve arkasına R harfi konur ve direnç olarak adlandırılır Gerilim kaynağının + veya pozitif ucu direnci önemsenmeyen bir iletkenle direnç uclarının birine bağlanmıştır Bu iletkenden geçen akım I ve ok işareti akımın yönünü gösterir Direncin ikinci ucu başka bir iletkenle voltaj kaynağının - ucuna bağlanır Bu form kapalı devredir Çünkü gerilim kaynağının bir ucundan çıkan akım diğer ucuna dönmüştür

Gerilim negatif yüklü elektronların iletken boyunca hareket ettiği bir elektriksel kuvvettir Akım elektron akışına ters yönde akar ve direnç akıma karşı gösterilen zorluktur

Ohm Kanununda bahsedilen 'iletken' üzerinde gerilimin ölçüldüğü bir devre elemanıdır Dirençler elektrik şarjının üzerinden yavaçca aktığı iletkenlerdir 10 megaohmluk bir dirençe sahip olan bir iletken 0,1 ohmluk bir dirence sahip olan iletkene göre daha zayıf bir iletkendir ve iyi iletken sayılmaz (Yalıtkan maddelere bir gerilim uygulandığında akımın geçmesine izin vermezler)

Fizik

Fizikçiler Ohm kanununun şu formunu sık kullanır:

Burada J akım yoğunluğu, (akım/birim alan, Ohm kanunundaki I akımına benzemez), σ öziletkenlik (anisotropik maddelerde Tensör olabilir) ve E elektrik alanı (volt/metre, Ohm kanunundaki V birimine benzemez) dır Yukarıdaki ifade üç boyutlu herbir vektörün kullanılan biçimlerden biri değildir (Normalde aşağıdaki örnekte görüleceği şekildedir Bazen noktanın anlamı skaler çarpımdır Buradaki nokta sadece basitce kullandığımız matematiksel çarpım anlamındadır) Buradaki J de görüldüğü gibi kullanılan kartezyen koordinatları, vektördeki herbir bileşen için üç farklı bileşen vardır, Her bileşeninde üç farklı değeri vardır Örneğin, J ögesinin x, y ve z yönlerinde Jx(x,y,z), Jy(x,y,z) ve Jz(x,y,z) gibi bileşenleri vardır

Devre tasarımında kullanılan form makroskopiktir, Ohm2un genel formu yaklaşık olarak şu şekilde elde edilir:

Belirlenen iki nokta arasındaki potansiyel fark;

veya elektriksel alan bağımsız yoldadır ,burada L referans noktalar arasındaki uzaklıkolduğunda Ohm kanunu şöyle olur:

e İletkenin elektrik direnci öziletkenlik, uzunluk ve kesit alanı ile ifade edilir:

Eğer madde B manyetik alannında v hızıyla hareket ediyorsa forma şu ifadeye şu eklenmelidir

Mükemmel metal kafesde öziletkenlik yoktur, fakat gerçek bir metalde kristalografik kusurlar, kirlilikler, çoklu izotoplar ve atomların ısısal hareketler gibi etkiler vardır Bunlar elektronların saçılmasına sebep olarak dirente değişiklik oluştururlar

Ohm kanunu Kirçoh gerilim kanunu (KVL) ve Kirşof akım kanunu (KCL) nu elde etmek için yeterlidir İlk eşitliğin sadece sağ tarafına bakarsak: