Закон Ома — это физический закон, определяющий зависимость меж напряжением, силой тока и сопротивлением проводника в электронной цепи. Назван в честь его первооткрывателя Георга Ома. Сущность закона ординарна: ток I порождаемый напряжением U назад пропорционален сопротивлению R, которое ему приходится преодолевать, и прямо пропорционален порождающему напряжению:
I = U/R.
Следует также подразумевать, что закон Ома является базовым и может быть использован к хоть какой физической системе, в какой действуют некие потоки энергии, преодолевающие сопротивления. Его есть возможность использовать для расчета гидравлических, пневматических, магнитных, электронных, световых, термических потоков и т.д., также, как и Правила Кирхгофа, но основная сфера его внедрения — электротехника.
Закон Ома в интегральной форме
Закон Ома для участка электронной цепи есть возможность записать в виде:
U = I·R,
где:
В применении к замкнутой электронной цепи, в какой действует ЭДС закон Ома принимаеи немного иную форму:
I = ε /(R+r),
где:
Закон Ома в дифференциальной форме
Сопротивление R зависит как от материала, по которому течёт ток, так и от геометрических размеров проводника. Полезно переписать закон Ома в так именуемой дифференциальной форме, в какой зависимость от геометрических размеров исчезает, тогда и закон Ома обрисовывает только электропроводящие характеристики материала. Для изотропных материалов имеем
j = σ·E,
где:
Все величины, входящие в это уравнение, являются функциями координат и, в общем случае, времени. В том случае материал анизотропен, то направления векторов плотности тока и напряжённости могут не совпадать. В данном случае удельная проводимость является тензором ранга (1, 1).
Раздел физики, изучающий направление электронного тока в разных средах, именуется электродинамикой сплошных сред.
Закон Ома для переменного тока
В том случае цепь содержит не только лишь активные, да и реактивные составляющие (ёмкости, индуктивности), а ток является синусоидальным с повторяющейся частотой ω, то закон Ома обобщается; величины, входящие в него, становятся всеохватывающими:
U = I·Z,
где:
При всем этом переход от всеохватывающих переменных в значениях тока и напряжения к реальным (измеряемым) значениям может быть произведен взятием реальной либо надуманной части (однако во всех элементах цепи одной и той же!) всеохватывающих значений этих величин. Соответственно, оборотный переход строится для, например, U = U0sin(ωt + φ) подбором таковой U = U0eiωt, что ImU = U. Тогда все значения токов и напряжений в схеме нужно считать как F = ImF.
В том случае ток меняется во времени, однако не является синусоидальным (и даже повторяющимся), то его есть возможность представить как сумму синусоидальных Фурье-компонент. Для линейных цепей есть возможность считать составляющие фурье-разложения тока действующими независимо.
Также стоит отметить, что закон Ома является только простым приближением для описания зависимости тока от разности потенциалов и для неких структур справедлив только в узеньком спектре значений. Для описания более сложных (нелинейных) систем, когда зависимостью сопротивления от силы тока нельзя пренебречь, принято дискуссировать вольт-амперную характеристику. Отличия от закона Ома наблюдаются также в случаях, когда скорость конфигурации электронного поля так велика, что нельзя третировать инерционностью носителей заряда.
Источники: