Quines són les validacions de la llei d'Ohm?

La llei d'Ohm és un principi fonamental en l'enginyeria elèctrica i la física que descriu la relació entre la corrent elèctrica que passa a través d'un conductor, la tensió a través del conductor i la resistència del conductor. La llei es expressa matemàticament com:

V=I×R

• V és la tensió a través del conductor (mesurada en volts, V),

• I és la corrent elèctrica que passa a través del conductor (mesurada en amperes, A),

• R és la resistència del conductor (mesurada en ohms, Ω).

Encara que la llei d'Ohm és ampliament acceptada i utilitzada, hi ha certes condicions sota les quals la seva aplicació pot ser limitada o invàlida. Aquí tenim les principals validacions i limitacions de la llei d'Ohm:

Validacions i condicions on s'aplica la llei d'Ohm

• Elements resistius lineals:La llei d'Ohm s'aplica a materials que mostren un comportament lineal, és a dir, la seva resistència roman constant en un ampli rang de condicions d'operació. Exemples inclouen metalls com el cobre i l'alumini.

• Temperatura constant:La llei és vàlida si la temperatura del conductor roman relativament constant. Els canvis de temperatura poden afectar la resistència d'un material, alterant així la relació entre tensió i corrent.

• Condicions ideals:En condicions ideals on no hi ha influències externes com camps magnètics o radiació, la llei d'Ohm proporciona prediccions precises.

Limitacions i condicions on no s'aplica la llei d'Ohm

• Materials no lineals:Materials que mostren un comportament no lineal, com els semiconductors, no segueixen la llei d'Ohm perquè la seva resistència canvia amb la tensió o la corrent aplicada. Per exemple, les diodes tenen una relació molt diferent entre tensió i corrent que la que prediria la llei d'Ohm.

• Descàrregues de gas:En les descàrregues de gas, com les que es troben en llums de neon o tubs fluorescents, la corrent no augmenta linealment amb la tensió degut als processos d'ionització dins del gas.

• Superconductors:Els superconductors tenen zero resistència a temperatures molt baixes i, per tant, no obedeixen la llei d'Ohm ja que no hi ha caiguda de tensió per cap valor de corrent.

• Variacions de temperatura:Canvis significatius de temperatura poden alterar la resistència d'un material, fent que la llei d'Ohm sigui menys aplicable a menys que es corriguin els efectes de la temperatura.

• Altes freqüències:A altes freqüències, la presència de reactància capacitiva o inductiva pot causar desviacions de la relació simple descrita per la llei d'Ohm.

• Reaccions químiques:En cèl·lules electroquímiques, la relació corrent-tensió no és sempre lineal degut a les reaccions químiques implicades.

Resum

La llei d'Ohm és una eina útil per analitzar el comportament de circuits elèctrics simples en determinades condicions. Funciona bé per a elements resistius lineals a temperatures estables i sense influències externes significatives. 

No obstant això, té limitacions quan es tracta de materials no lineals, descàrregues de gas, superconductors, variacions de temperatura, efectes d'alta freqüència i processos electroquímics. Comprendre aquestes limitacions és crucial per aplicar correctament la llei d'Ohm i interpretar amb precisió els resultats experimentals.