Điều gì xác nhận định luật Ohm?

Định luật Ohm là nguyên tắc cơ bản trong kỹ thuật điện và vật lý mô tả mối quan hệ giữa dòng điện chảy qua dẫn thể, điện áp trên dẫn thể và độ kháng của dẫn thể. Định luật được biểu diễn bằng công thức toán học như sau:

V=I×R

• V là điện áp trên dẫn thể (đo bằng volt, V),

• I là dòng điện chảy qua dẫn thể (đo bằng ampe, A),

• R là độ kháng của dẫn thể (đo bằng ôm, Ω).

Trong khi Định luật Ohm được chấp nhận rộng rãi và sử dụng, có một số điều kiện mà việc áp dụng nó có thể bị hạn chế hoặc không hợp lệ. Dưới đây là các điều kiện chính và giới hạn của Định luật Ohm:

Các Điều Kiện và Điều Khoản Áp Dụng Định Luật Ohm

• Phần Tử Kháng Tuyến Tính:Định luật Ohm áp dụng cho vật liệu có hành vi tuyến tính, nghĩa là độ kháng của chúng giữ nguyên trong một phạm vi rộng của điều kiện hoạt động. Các ví dụ bao gồm kim loại như đồng và nhôm.

• Nhiệt Độ Hằng Số:Định luật này đúng nếu nhiệt độ của dẫn thể giữ tương đối ổn định. Sự thay đổi nhiệt độ có thể ảnh hưởng đến độ kháng của vật liệu, do đó thay đổi mối quan hệ giữa điện áp và dòng điện.

• Điều Kiện Lý Tưởng:Dưới điều kiện lý tưởng, không có tác động ngoại vi như từ trường hoặc bức xạ, Định luật Ohm cung cấp dự đoán chính xác.

Các Giới Hạn và Điều Kiện Không Áp Dụng Định Luật Ohm

• Vật Liệu Phi Tuyến:Vật liệu có hành vi phi tuyến, chẳng hạn như bán dẫn, không tuân theo Định luật Ohm vì độ kháng của chúng thay đổi với điện áp hoặc dòng điện được áp dụng. Ví dụ, diode có mối quan hệ khác biệt giữa điện áp và dòng điện so với những gì Định luật Ohm dự đoán.

• Giải phóng Gas:Trong quá trình giải phóng gas, như trong đèn neon hoặc đèn huỳnh quang, dòng điện không tăng tuyến tính với điện áp do các quá trình ion hóa bên trong gas.

• Siêu Dẫn:Siêu dẫn có độ kháng bằng không ở nhiệt độ rất thấp và do đó không tuân theo Định luật Ohm vì không có sự giảm điện áp cho bất kỳ giá trị dòng điện nào.

• Biến Đổi Nhiệt Độ:Sự thay đổi đáng kể về nhiệt độ có thể thay đổi độ kháng của vật liệu, làm cho Định luật Ohm ít phù hợp hơn trừ khi được điều chỉnh cho tác động của nhiệt độ.

• Tần Số Cao:Ở tần số cao, sự hiện diện của phản ứng dung hoặc cảm có thể gây ra sự sai lệch khỏi mối quan hệ đơn giản được mô tả bởi Định luật Ohm.

• Phản Ứng Hóa Học:Trong pin điện hóa, mối quan hệ giữa dòng điện và điện áp không phải lúc nào cũng tuyến tính do các phản ứng hóa học liên quan.

Tóm Lược

Định luật Ohm là công cụ hữu ích để phân tích hành vi của mạch điện đơn giản dưới một số điều kiện. Nó hoạt động tốt cho các phần tử kháng tuyến tính ở nhiệt độ ổn định và không có ảnh hưởng ngoại vi đáng kể. 

Tuy nhiên, nó có giới hạn khi xử lý với vật liệu phi tuyến, giải phóng gas, siêu dẫn, biến đổi nhiệt độ, hiệu ứng tần số cao và quy trình điện hóa. Hiểu rõ các giới hạn này là rất quan trọng để áp dụng Định luật Ohm chính xác và giải thích kết quả thực nghiệm chính xác.