قانون اهم و مقاومت الکتریکی: دانستن چه چیزی مهم است؟
جریان الکتریکی، مقاومت و ولتاژ چگونه به هم مرتبط هستند؟ روابط بین این مقادیر امروزه بدیهی به نظر می رسد، اما در زمان کاشف آنها، گئورگ اهم، اثبات آنها اصلاً آسان نبود. اختلافات در مورد اعتبار قانون اهم چندین دهه پس از مرگ او ادامه یافت.
همه رساناها مقداری مقاومت در برابر عبور جریان الکتریکی دارند. سپس اندازه خاص مقاومت به عوامل مختلفی بستگی دارد. ماده ای که هادی از آن ساخته شده است و همچنین طول و ضخامت آن (به ترتیب اندازه سطح بخش عمود بر هم) تعیین کننده است. دانستن این نکته مهم است که جریان الکتریکی، ولتاژ و مقاومت کمیت های نزدیک به هم هستند. قانون اهم بیان می کند که جریان الکتریکی (I) با ولتاژ (U) در یک مدار الکتریکی با مقاومت ثابت (R) نسبت مستقیم دارد. بنابراین مقاومت الکتریکی را می توان به عنوان یک ثابت تناسب بین جریان و ولتاژ درک کرد.
I=U/R
R=U/I
از مقاومت برای چه استفاده می شود؟
حتماً غلتک های سرامیکی رنگارنگ روی سیم های داخل وسایل برقی دیده اید. اینها مقاومت هایی هستند که معمولاً به آنها مقاومت می گویند. مقدار مقاومت همیشه بر روی سطح آنها مشخص می شود و در مواردی که لازم است مقدار جریان الکتریکی در مدار کاهش یابد یا برای رسیدن به افت ولتاژ لازم باشد از آنها استفاده می شود. مقدار مقاومت می تواند ثابت یا متغیر باشد، یعنی در محدوده خاصی قابل تنظیم باشد. مقاومت های متغیر معمولاً در دیمرهای لامپ، هنگام تنظیم صدا یا دمای برخی از دستگاه ها و غیره یافت می شوند. مقاومت ها متعلق به اجزای الکتریکی بسیار رایج هستند.
نیمه هادی ها و دیگران: زمانی که R=constant اعمال نمی شود
تقریباً در هر ماده ای می توان به مقاومت الکتریکی فکر کرد. به عنوان مثال، بدن انسان تحت شرایط خاصی به هادی نسبتا خوبی تبدیل می شود. مقاومت الکتریکی جسمی که عمدتاً از آب تشکیل شده است نسبتاً کم است و به همین دلیل می تواند به راحتی برق گرفتگی رخ دهد. بنابراین برقکارها هنگام کار از دستکش های لاستیکی مخصوص با مقدار مقاومت الکتریکی بالا استفاده می کنند تا در هنگام تماس احتمالی با جریان بهتر محافظت شوند. می توانید به یاد داشته باشید که یک هادی خوب مقاومت کمی دارد، در حالی که هادی بد (یا تقریباً یک عایق) مقاومت بالایی دارد. همچنین نتیجه می شود که هدایت الکتریکی (G) معکوس مقاومت الکتریکی است.
با این حال، همه هادی ها با مقاومت پایدار در طول عبور جریان الکتریکی مشخص نمی شوند. نیمه هادی ها حالت خاصی هستند که رسانایی (یا مقاومت) آنها به تغییرات در شرایط مختلف بستگی دارد که در کاربردهای عملی استفاده می شود. با افزایش دما، هادی هایی مانند فلزات، مقاومت افزایش می یابد، با نیمه هادی ها برعکس است. با افزایش دما، مقاومت کاهش می یابد که باعث افزایش رسانایی آنها می شود. مقاومت نیمه هادی ها را می توان از نظر شیمیایی، با استفاده از نور و غیره نیز تحت تأثیر قرار داد.
توهاک: در مورد قانون اهم برای آزمون یا امتحان چه چیزی باید بدانید؟
رابطه بین جریان الکتریکی، ولتاژ و مقاومت در یک مدار الکتریکی ساده توسط فیزیکدان آلمانی گئورگ سیمون اهم در سال 1826 کشف شد.
قانون اهم بیان می کند که جریان الکتریکی در مدار با ولتاژ الکتریکی نسبت مستقیم دارد.
واحد جریان الکتریکی آمپر [A] است.
جریان الکتریکی حرکت منظم ذرات باردار الکتریکی است. می توانیم آن را با آمپرمتر اندازه گیری کنیم.
واحد مقاومت الکتریکی اهم [Ω] است.
مقاومت الکتریکی کمیتی است که توانایی یک هادی برای هدایت جریان الکتریکی را بیان می کند.
1 Ω مقدار مقاومت الکتریکی است که در آن افت 1 ولت در جریان 1 A رخ می دهد.
واحد ولتاژ الکتریکی در سیستم SI 1 ولت [V] است.
در یک مدار الکتریکی منشعب، مقاومت ها در کنار یکدیگر متصل می شوند.
هنگامی که جریان الکتریکی از مقاومت دو برابر می شود، مقاومت الکتریکی آن تغییر نمی کند.
دانشمندان دیگر نتیجه گیری اهم را زیر سوال بردند، اما بعداً به او ثابت کردند که درست است
گئورگ سیمون اهم یک فیزیکدان آلمانی بود که از سال 1789 تا 1854 زندگی می کرد. اگرچه پدرش او را تشویق به تحصیل از سنین پایین می کرد، گزارش شده است که او در اولین سال های تحصیل در دانشگاه مشکلاتی در تمرکز بر تحصیل خود داشت. او زندگی دانشجویی پر نشاطی داشت و وقت خود را به جای در کتابخانه در مهمانی های رقص می گذراند. او حتی چندین سال تحصیلش را قطع کرد اما در نهایت با مدرک دکترا آن را به پایان رساند.
پس از مدرسه، او شروع به تدریس ریاضیات و فیزیک کرد، اما به طور فزاینده ای به تحقیقات برق علاقه مند شد. در سال 1827، او ادعای بسیار جسورانه ای داشت مبنی بر اینکه جریان عبوری از مدار الکتریکی با ولتاژ نسبت مستقیم دارد. همکاران علمی از ابتدا به این قانون ساده فرموله شده خندیدند. حتی جایزه اهم توسط انجمن سلطنتی لندن در سال 1841 به شک و تردید پایان نداد، اگرچه شهرت زیادی برای دارنده آن به ارمغان آورد. پنجاه سال پس از انتشار این کشف بود که قانون اهم به طور قطعی توسط یک کمیسیون علمی تأیید شد، اما در آن زمان گئورگ اهم سی سال از مرگ او می گذشت. در سال 1881، کنگره بین المللی فیزیک در پاریس تصمیم گرفت که واحد مقاومت الکتریکی اهم نامیده شود. با حرف یونانی امگا (Ω) مشخص شده است.
جریان الکتریکی، مقاومت و ولتاژ چگونه به هم مرتبط هستند؟ روابط بین این مقادیر امروزه بدیهی به نظر می رسد، اما در زمان کاشف آنها، گئورگ اهم، اثبات آنها اصلاً آسان نبود. اختلافات در مورد اعتبار قانون اهم چندین دهه پس از مرگ او ادامه یافت.
همه رساناها مقداری مقاومت در برابر عبور جریان الکتریکی دارند. سپس اندازه خاص مقاومت به عوامل مختلفی بستگی دارد. ماده ای که هادی از آن ساخته شده است و همچنین طول و ضخامت آن (به ترتیب اندازه سطح بخش عمود بر هم) تعیین کننده است. دانستن این نکته مهم است که جریان الکتریکی، ولتاژ و مقاومت کمیت های نزدیک به هم هستند. قانون اهم بیان می کند که جریان الکتریکی (I) با ولتاژ (U) در یک مدار الکتریکی با مقاومت ثابت (R) نسبت مستقیم دارد. بنابراین مقاومت الکتریکی را می توان به عنوان یک ثابت تناسب بین جریان و ولتاژ درک کرد.
I=U/R
R=U/I
از مقاومت برای چه استفاده می شود؟
حتماً غلتک های سرامیکی رنگارنگ روی سیم های داخل وسایل برقی دیده اید. اینها مقاومت هایی هستند که معمولاً به آنها مقاومت می گویند. مقدار مقاومت همیشه بر روی سطح آنها مشخص می شود و در مواردی که لازم است مقدار جریان الکتریکی در مدار کاهش یابد یا برای رسیدن به افت ولتاژ لازم باشد از آنها استفاده می شود. مقدار مقاومت می تواند ثابت یا متغیر باشد، یعنی در محدوده خاصی قابل تنظیم باشد. مقاومت های متغیر معمولاً در دیمرهای لامپ، هنگام تنظیم صدا یا دمای برخی از دستگاه ها و غیره یافت می شوند. مقاومت ها متعلق به اجزای الکتریکی بسیار رایج هستند.
نیمه هادی ها و دیگران: زمانی که R=constant اعمال نمی شود
تقریباً در هر ماده ای می توان به مقاومت الکتریکی فکر کرد. به عنوان مثال، بدن انسان تحت شرایط خاصی به هادی نسبتا خوبی تبدیل می شود. مقاومت الکتریکی جسمی که عمدتاً از آب تشکیل شده است نسبتاً کم است و به همین دلیل می تواند به راحتی برق گرفتگی رخ دهد. بنابراین برقکارها هنگام کار از دستکش های لاستیکی مخصوص با مقدار مقاومت الکتریکی بالا استفاده می کنند تا در هنگام تماس احتمالی با جریان بهتر محافظت شوند. می توانید به یاد داشته باشید که یک هادی خوب مقاومت کمی دارد، در حالی که هادی بد (یا تقریباً یک عایق) مقاومت بالایی دارد. همچنین نتیجه می شود که هدایت الکتریکی (G) معکوس مقاومت الکتریکی است.
با این حال، همه هادی ها با مقاومت پایدار در طول عبور جریان الکتریکی مشخص نمی شوند. نیمه هادی ها حالت خاصی هستند که رسانایی (یا مقاومت) آنها به تغییرات در شرایط مختلف بستگی دارد که در کاربردهای عملی استفاده می شود. با افزایش دما، هادی هایی مانند فلزات، مقاومت افزایش می یابد، با نیمه هادی ها برعکس است. با افزایش دما، مقاومت کاهش می یابد که باعث افزایش رسانایی آنها می شود. مقاومت نیمه هادی ها را می توان از نظر شیمیایی، با استفاده از نور و غیره نیز تحت تأثیر قرار داد.
توهاک: در مورد قانون اهم برای آزمون یا امتحان چه چیزی باید بدانید؟
رابطه بین جریان الکتریکی، ولتاژ و مقاومت در یک مدار الکتریکی ساده توسط فیزیکدان آلمانی گئورگ سیمون اهم در سال 1826 کشف شد.
قانون اهم بیان می کند که جریان الکتریکی در مدار با ولتاژ الکتریکی نسبت مستقیم دارد.
واحد جریان الکتریکی آمپر [A] است.
جریان الکتریکی حرکت منظم ذرات باردار الکتریکی است. می توانیم آن را با آمپرمتر اندازه گیری کنیم.
واحد مقاومت الکتریکی اهم [Ω] است.
مقاومت الکتریکی کمیتی است که توانایی یک هادی برای هدایت جریان الکتریکی را بیان می کند.
1 Ω مقدار مقاومت الکتریکی است که در آن افت 1 ولت در جریان 1 A رخ می دهد.
واحد ولتاژ الکتریکی در سیستم SI 1 ولت [V] است.
در یک مدار الکتریکی منشعب، مقاومت ها در کنار یکدیگر متصل می شوند.
هنگامی که جریان الکتریکی از مقاومت دو برابر می شود، مقاومت الکتریکی آن تغییر نمی کند.
دانشمندان دیگر نتیجه گیری اهم را زیر سوال بردند، اما بعداً به او ثابت کردند که درست است
گئورگ سیمون اهم یک فیزیکدان آلمانی بود که از سال 1789 تا 1854 زندگی می کرد. اگرچه پدرش او را تشویق به تحصیل از سنین پایین می کرد، گزارش شده است که او در اولین سال های تحصیل در دانشگاه مشکلاتی در تمرکز بر تحصیل خود داشت. او زندگی دانشجویی پر نشاطی داشت و وقت خود را به جای در کتابخانه در مهمانی های رقص می گذراند. او حتی چندین سال تحصیلش را قطع کرد اما در نهایت با مدرک دکترا آن را به پایان رساند.
پس از مدرسه، او شروع به تدریس ریاضیات و فیزیک کرد، اما به طور فزاینده ای به تحقیقات برق علاقه مند شد. در سال 1827، او ادعای بسیار جسورانه ای داشت مبنی بر اینکه جریان عبوری از مدار الکتریکی با ولتاژ نسبت مستقیم دارد. همکاران علمی از ابتدا به این قانون ساده فرموله شده خندیدند. حتی جایزه اهم توسط انجمن سلطنتی لندن در سال 1841 به شک و تردید پایان نداد، اگرچه شهرت زیادی برای دارنده آن به ارمغان آورد. پنجاه سال پس از انتشار این کشف بود که قانون اهم به طور قطعی توسط یک کمیسیون علمی تأیید شد، اما در آن زمان گئورگ اهم سی سال از مرگ او می گذشت. در سال 1881، کنگره بین المللی فیزیک در پاریس تصمیم گرفت که واحد مقاومت الکتریکی اهم نامیده شود. با حرف یونانی امگا (Ω) مشخص شده است.
آخرین ویرایش توسط مدیر: