Hvað eru stöðugildin á Ohm’s lög?

Ohm's lög er grunnvallarleg regla í rafmagnsverkfræði og eðlisfræði sem lýsir sambandi milli straumsins sem fer gegnumleiðara, spenna yfir leiðara og motstand leiðarans. Lögð er fram stærðfræðilega sem:

V=I×R

• V er spennan yfir leiðara (mæld í spönnum, V),

• I er straumurinn sem fer gegnum leiðara (mæld í amperum, A),

• R er motstandur leiðarans (mæld í ohmum, Ω).

Þrátt fyrir að Ohm's lög sé víðtæklega samþykkt og notað, eru til ákveðnar skilyrði þar sem notkun hans gæti verið takmörkuð eða ógild. Hér eru helstu staðfesta og takmarkanir Ohm's lags:

Staðfesta og Skilyrði þar sem Ohm's Lög Gildir

• Línulegar Motstandsatriði:Ohm's lög gildir fyrir efni sem sýna línulegt hætti, þ.e. motstandurinn heldur stilli yfir víða svæði af starfsástandi. Dæmi um slík efni eru metill og alúmín.

• Fast Hitastig:Lögð gildir ef hitastigið leiðarans heldur fast. Breytingar á hitastigi geta átt á motstand leiðarans, þannig að samband milli spennu og straums breytist.

• Ídeal Skilyrði:Undir ídeala skilyrðum þar sem engin ytri áhrif eins og magnhreinsa eða geislun eru, veitir Ohm's lög nákvæmar forspáir.

Takmarkanir og Skilyrði þar sem Ohm's Lög Ekki Gildir

• Ekki-línuleg Efni:Efni sem sýna ekki-línulegt hætti, eins og halvleiðandi, fylgja ekki Ohm's lögum vegna þess að motstandur þeirra breytist með viðkomandi spennu eða straumi. Til dæmis hefur dióða mjög annað samband milli spennu og straums en það sem Ohm's lög myndi fyrspá.

• Gassdreifing:Á gassdreifingu, eins og finnst í neonlampum eða flórescent lampum, mun straumurinn ekki auka línulega með spennu vegna ioniseringarferla innan gasses.

• Ofleiðandi:Ofleiðandi hafa núll motstand á mjög lágu hitastigi og því fylgja ekki Ohm's lögum þar sem engin spennufall er fyrir neina straumsgildi.

• Breytingar á Hitastigi:Mikil breytingar á hitastigi geta breytt motstand leiðarans, þannig að Ohm's lög verði lægra gildandi nema beri til greina fyrir hitastigsáhrif.

• Háfrekstaða:Á háfrekstöðum getur næði kapasítiveður eða induktív reynsla valdi brottnám frá einföldu sambandinu sem Ohm's lög lýsir.

• Efnaviðbót:Í rafrásarcellum er straums-spennu sambandið ekki alltaf línulegt vegna efnaviðbótarferla sem taka á móti.

Samantekt

Ohm's lög er útilagt hjálpartól til að greina atferli einfaldra rafmagnsrása undir ákveðnum skilyrðum. Það virkar vel fyrir línuleg motstandsatriði undir öryggjulegum hitastigi og án mikilla ytri áhrifa. 

En það hefur takmarkanir þegar kemur að ekki-línulegum efnum, gassdreifingu, ofleiðandi, breytingum á hitastigi, háfrekstöðum og efnaviðbót. Að skilja þessa takmarkanir er mikilvægt til að nota Ohm's lög rétt og túlka rannsóknarniðurstöður nákvæmlega.