Νόμος του Ohm

Εισαγωγή στον Νόμο του Ohm

Ο νόμος του Ohm είναι ένας από τους θεμελιώδεις νόμους της ηλεκτρολογίας που περιγράφει τη σχέση μεταξύ τάσης, έντασης ρεύματος και αντίστασης σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα. Διατυπώθηκε το 1827 από τον Γερμανό φυσικό Georg Simon Ohm.

Διατύπωση του Νόμου

Ο νόμος του Ohm διατυπώνεται ως εξής:

Η ένταση του ρεύματος που διαρρέει έναν αγωγό είναι ανάλογη της τάσης στα άκρα του και αντιστρόφως ανάλογη της αντίστασής του.

Μαθηματικά εκφράζεται:

$$I = \frac{V}{R}$$

ή ισοδύναμα:

$$V = I \cdot R$$

όπου:

• $V$: η τάση (διαφορά δυναμικού) στα άκρα του αγωγού σε Volt (V)
• $I$: η ένταση του ρεύματος σε Ampere (A)
• $R$: η αντίσταση του αγωγού σε Ohm ($\Omega$)

Ωμικοί Αγωγοί

Οι αγωγοί που υπακούουν στον νόμο του Ohm ονομάζονται ωμικοί ή γραμμικοί αγωγοί. Σε αυτούς, η αντίσταση παραμένει σταθερή ανεξάρτητα από την τάση ή την ένταση.

Η γραφική παράσταση $V-I$ για έναν ωμικό αγωγό είναι ευθεία γραμμή που περνά από την αρχή των αξόνων. Η κλίση αυτής της ευθείας ισούται με την αντίσταση $R$.

Μη Ωμικοί Αγωγοί

Υπάρχουν αγωγοί που δεν υπακούουν στον νόμο του Ohm. Σε αυτούς η αντίσταση μεταβάλλεται με την τάση ή την ένταση. Παραδείγματα:

• Λαμπτήρες πυρακτώσεως: Η αντίσταση αυξάνεται με τη θερμοκρασία
• Δίοδοι: Επιτρέπουν ροή ρεύματος μόνο προς μία κατεύθυνση
• Θερμίστορ: Η αντίσταση εξαρτάται έντονα από τη θερμοκρασία

Υπολογισμός Αντίστασης

Από τον νόμο του Ohm μπορούμε να υπολογίσουμε την αντίσταση:

$$R = \frac{V}{I}$$

Αυτή η σχέση χρησιμοποιείται για τον πειραματικό προσδιορισμό της αντίστασης ενός αγωγού.

Εφαρμογή σε Κλειστό Κύκλωμα

Σε ένα απλό κλειστό κύκλωμα με πηγή ΗΕΔ $\mathcal{E}$ και εσωτερική αντίσταση $r$, και εξωτερική αντίσταση $R$, ο νόμος του Ohm γράφεται:

$$I = \frac{\mathcal{E}}{R + r}$$

Η τάση στα άκρα της εξωτερικής αντίστασης είναι:

$$V = I \cdot R = \mathcal{E} - I \cdot r$$

Τρίγωνο του Ohm

Μια χρήσιμη μνημονική τεχνική είναι το τρίγωνο του Ohm. Καλύπτοντας τη μεταβλητή που θέλουμε να υπολογίσουμε, βλέπουμε τη σχέση:

• Καλύπτουμε $V$: $V = I \cdot R$
• Καλύπτουμε $I$: $I = V / R$
• Καλύπτουμε $R$: $R = V / I$

Σημασία του Νόμου

Ο νόμος του Ohm είναι θεμελιώδης για:

1. Σχεδιασμό κυκλωμάτων: Υπολογισμός απαιτούμενων αντιστάσεων
2. Ανάλυση κυκλωμάτων: Εύρεση τάσεων και ρευμάτων
3. Ασφάλεια: Πρόβλεψη της έντασης ρεύματος για αποφυγή υπερφόρτωσης