اوہم کا قانون: یہ کیسے کام کرتا ہے (formula اور اوہم کا قانون triangle)

Electrical4u

فیلڈ: بنیادی برق

China

اوہم کا قانون کیا ہے؟

اوہم کا قانون بیان کرتا ہے کہ کسی بھی کنڈکٹر سے گزرنے والی برقی شدّت اس کے دوسرے سرے کے درمیان کے پوٹینشل فرق (ولٹیج) کے متناسب ہوتی ہے، جب تک کہ کنڈکٹر کی طبیعی حالت نہ بدل جائے۔

دوسرے الفاظ میں، کسی کنڈکٹر کے کسی دو نکات کے درمیان کے پوٹینشل فرق کا اس کے درمیان گزرنے والی شدّت کے تناسب دائمی ہوتا ہے، جب تک کہ طبیعی حالات (مثال کے طور پر، درجہ حرارت وغیرہ) نہ بدل جائیں۔

ریاضیاتی طور پر، اوہم کا قانون کو یوں لکھا جا سکتا ہے،

$\begin{align*} I \propto V \end{align*}$

اگر ہم تناسب کی مستقل کو R کے طور پر متعارف کروائیں تو، ہم کو یہ مساوات ملتی ہے،

$\begin{align*} I = \frac{V}{R} \,\, or \,\, V = I * R \end{align*}$

جہاں،

R کنڈکٹر کا مقاومت اوم ( $\Omega$ ) ہے،
I دھات کے ذریعے سے گزرنے والی شدّت آمپیر (A) میں ہوتی ہے،
V دھات کے پار ناپی جانے والی وولٹیج یا برقی اختلاف وولٹ (V) میں ہوتی ہے۔

اوہم کا قانون DC اور AC دونوں پر لاگو ہوتا ہے۔

پوٹینشل فرق یا وولٹیج (V)، شدّت (I) اور رزسٹنس (R) کے درمیان تعلق کا پہلا مطالعہ جرمن طبیعیات دان جارج سائمن اوہم نے کیا تھا۔

رزسٹنس کا اکائی اوہم ( $\Omega$ ) جارج سائمن اوہم کے نام پر رکھا گیا ہے۔

اوہم کا قانون کیسے کام کرتا ہے؟

اوہم کے قانون کی تعریف کے مطابق، کنڈکٹر یا رزسٹر کے ذریعے گزرنے والی شدّت کونڈکٹر یا رزسٹر کے دو نقطوں کے درمیان وولٹیج (یا برقی اختلاف) کے متناسب ہوتی ہے۔

لیکن… یہ کچھ مشکل سمجھنے میں آ سکتا ہے۔

تو اب کچھ انالوجیز کے ذریعے اوہم کے قانون کو بہتر طور پر سمجھ لیں۔

مثالہ 1

فرض کریں کہ زمین سے مخصوص اونچائی پر ایک پانی کا ٹینک رکھا گیا ہے۔ پانی کے ٹینک کے نیچے ایک ہوس ہے جس کو نیچے دی گئی تصویر میں دکھایا گیا ہے۔

Analogy 1.png

ہوس کے آخر میں پاسکلز میں پانی کا دباؤ الیکٹرک سرکٹ میں وولٹیج یا پوٹینشل فرق کے مشابہ ہوتا ہے۔
پانی کی شارٹ فی سیکنڈ کی رفتار الیکٹرک سرکٹ میں کولوم فی سیکنڈ میں الیکٹرک کرنٹ کے مشابہ ہوتی ہے۔
دو نکتے کے درمیان پائپوں میں رکاوٹیں جیسے آپرچرز پانی کی رفتار کے لیے رکاوٹ ہوتی ہیں، الیکٹرک سرکٹ میں ریزسٹرز کے مشابہ ہوتی ہیں۔

اس طرح، رکاوٹ کے ذریعے پانی کی رفتار کی مقدار رکاوٹ کے دونوں طرف پانی کے دباؤ کے فرق کے تناسب میں ہوتی ہے۔

مثلًا، الیکٹرک سرکٹ میں، دو نکتے کے درمیان کنڈکٹر یا ریزسٹر کے ذریعے بہنے والی کرنٹ کی مقدار کنڈکٹر یا ریزسٹر کے دونوں طرف وولٹیج یا پوٹینشل فرق کے فرق کے تناسب میں ہوتی ہے۔

ہم کہہ سکتے ہیں کہ پانی کی رفتار کے لیے رکاوٹ کی مقدار پائپ کی لمبائی، پائپ کا مواد، اور زمین سے اوپر رکھے گئے ٹینک کی اونچائی پر منحصر ہوتی ہے۔

ایک الیکٹرک سرکٹ میں اوہم کی کام کرتی ہے کہ الیکٹرک کرنٹ کے لیے پیش کردہ مقاومت کنڈکٹر کی لمبائی اور استعمال کیے گئے کنڈکٹر کے مواد پر منحصر ہوتی ہے۔

مثالہ 2

نیچے دی گئی تصویر میں ہائیڈرولک پانی کے سرکٹ اور الیکٹرک سرکٹ کے درمیان ایک سادہ مثالہ دکھایا گیا ہے جس میں اوہم کا قانون کیسے کام کرتا ہے۔

Analogy 2.png Analogy 2.2.png

دکھایا گیا ہے کہ اگر پانی کا دباؤ مستقل ہے اور رکاوٹ بڑھتی ہے (پانی کے بہنے کو مزید مشکل بناتی ہے)، تو پانی کی رفتار کم ہوجاتی ہے۔

مثلًا، الیکٹرک سرکٹ میں، اگر وولٹیج یا پوٹینشل فرق مستقل ہے اور مقاومت بڑھتی ہے (کرنٹ کے بہنے کو مزید مشکل بناتی ہے)، تو کرنٹ کی رفتار کم ہوجاتی ہے۔

ابھی، اگر پانی کے بہاؤ کو روکنے کی محدودیت ثابت رہتی ہے اور پمپ کا دباؤ بڑھتا ہے، تو پانی کے بہاؤ کی شرح بڑھ جاتی ہے۔

اسی طرح، الیکٹرک سرکٹ میں، اگر مقاومت ثابت رہتی ہے اور پوٹینشل فرق یا وولٹیج بڑھتا ہے، تو الیکٹرک کارج کے بہاؤ کی شرح یعنی کرنٹ بڑھ جاتی ہے۔

اوہم کا قانون فارمولہ

وولٹیج یا پوٹینشل فرق، کرنٹ اور مقاومت کے درمیان تعلق کو تین مختلف طریقوں سے لکھا جا سکتا ہے۔

اگر ہم کسی دو قدر کو جانتے ہیں، تو ہم اوہم کے قانون کے ذریعے تیسری نامعلوم قدر کا حساب لگا سکتے ہیں۔ اس طرح، اوہم کا قانون الیکٹرانکس اور الیکٹرکل فارمولوں اور حسابات میں بہت مفید ہوتا ہے۔

جب معلوم الیکٹرک کرنٹ معلوم مقاومت کے ذریعے گزرتا ہے تو مقاومت کے آگے وولٹیج کا ڈراپ کو یہ تعلق استعمال کرتے ہوئے کلک کیا جا سکتا ہے

$\begin{align*} V = IR \,\, i.e., \,\, Potential \,\, Difference = Current * Resistance \end{align*}$

جب معلوم وولٹیج کو معلوم مقاومت کے آگے لاگو کیا جاتا ہے تو مقاومت کے ذریعے گزرے کرنٹ کو یہ تعلق استعمال کرتے ہوئے کلک کیا جا سکتا ہے

$\begin{align*} I = \frac{V}{R} \,\, i.e., \,\, Current = \frac{Potential \,\, Diffrence}{Resistance} \end{align*}$

جب کسی معلوم ولٹیج کو کسی نامعلوم مقاومت پر لگایا جائے اور مقاومت سے گزرنے والی کرنٹ بھی معلوم ہو تو نامعلوم مقاومت کی قدر کو نیچے دی گئی تعلق کے ذریعے حساب کیا جا سکتا ہے

$\begin{align*} R = \frac{V}{I} \,\, i.e., \,\, Resistance = \frac{Potential \,\, Diffrence}{Current} \end{align*}$

اوہم کا قانون طاقت کے لیے فارمولہ

طاقت کا منتقل ہونا وولٹیج اور الیکٹرک کرنٹ کے ضرب کے برابر ہوتا ہے۔

اب، $V = I * R$ کو مساوات (1) میں رکھنے پر ہم کو ملتا ہے،

$\begin{equation*} P = IR * I = I^2*R \end{equation*}$

یہ فارمولہ آہم کے نقصان کا فارمولہ یا مقاومتی گرمائش کا فارمولہ کہلاتا ہے۔

اب، $I = \frac{V}{R}$ کو مساوات (1) میں رکھتے ہوئے ہم پاتے ہیں،

(3) $\begin{equation*} P = V * \frac{V}{R}= \frac{V^2}{R} \end{equation*}$

اوپر دی گئی تعلق سے ہم مقاومت میں طاقت کی خرابی کا تعین کر سکتے ہیں اگر جولٹیج اور مقاومت یا دورہ اور مقاومت معلوم ہو۔

ہم اوپر دی گئی تعلق کا استعمال کرتے ہوئے معلوم نہیں ہونے والی مقاومت کی قدر کا تعین بھی کر سکتے ہیں اگر جولٹیج یا دورہ معلوم ہو۔

$\begin{align*} R = \frac{V^2}{P} \,\, \& \,\, R = \frac{P}{I^2} \end{align*}$

اگر طاقت، جولٹیج، دورہ اور مقاومت کے کسی دو متغیر معلوم ہوں تو اوہم کے قانون کا استعمال کرتے ہوئے ہم باقی دو متغیر کا تعین کر سکتے ہیں۔

$\begin{align*} P = \frac{V^2}{R} \,\,or\,\,R = \frac{V^2}{P} \,\,or\,\, V = \sqrt{PR} \end{align*}$

$\begin{align*} P = {I^2}{R} \,\,or\,\, R = \frac{P}{I^2} \,\,or\,\, I = \sqrt{\frac{P}{R}} \end{align*}$

اوہم کے قانون کی محدودیتیں

نیچے اوہم کے قانون کی کچھ محدودیتیں بحث کی گئی ہیں۔

اوہم کا قانون تمام غیر معدنی سینکروں پر لاگو نہیں ہوتا۔ مثلاً، سلیکون کاربائڈ کے لیے تعلق کو $V = KI^m$ دیا جاتا ہے جہاں K اور m دائم ہیں اور m<1۔
اوہم کا قانون نیچے دیے گئے غیر خطی عنصر پر لاگو نہیں ہوتا۔

مقاومت
سعت
نیم موصل
خالی شیشے
ایلیکٹرولائٹ
کاربن ریزسٹرز
آرک لامپس
زینر ڈائود

(نہ لائنی عناصر وہ ہوتے ہیں جن میں کرنٹ اور ولٹیج کے درمیان تعلق غیر لائنی ہوتا ہے یعنی کرنٹ کو محفوظ ولٹیج کے ساتھ بالکل تناسب نہیں ہوتا۔)

اوہم کا قانون صرف مستقل درجہ حرارت پر میٹل کنڈکٹرز پر لاگو ہوتا ہے۔ اگر درجہ حرارت تبدیل ہو جائے تو، قانون لاگو نہیں ہوتا۔
اوہم کا قانون واحد جانبی نیٹ ورکس پر بھی لاگو نہیں ہوتا۔ نوٹ کریں کہ ایک واحد جانبی نیٹ ورک میں ٹرانزسٹرز، ڈائودس جیسے واحد جانبی عناصر شامل ہوتے ہیں۔ واحد جانبی عناصر وہ ہوتے ہیں جو صرف ایک طرف کرنٹ کے فلو کی اجازت دیتے ہیں۔

اوہم کا قانون مثلث

اوہم کے قانون کے بنیادی فارمولے اوہم کے قانون کے مثلث میں خلاصہ کیے گئے ہیں۔

Ohm’s Law Triangle.png

اوہم کا قانون مسائل کا معاونت

مثال 1

نیچے دیے گئے سرکٹ میں، 4 A کرنٹ 15 Ω کی ریزسٹنس کے ذریعے بہ رہا ہے۔ اوہم کے قانون کا استعمال کرتے ہوئے سرکٹ پر ولٹیج کے ڈراپ کو تعین کریں۔

حل:

دی گئی معلومات: $I = 4\,\,A$ اور $R = 15\,\,\Omega$

اوہم کے قانون کے مطابق،

$\begin{align*} \begin{split} V = I * R \\ = 4*15 \\ V = 60 \,\, Volts \end{split} \end{align*}$

اس طرح، اوہم کے قانون کے معادلہ کا استعمال کرتے ہوئے، ہم سرکٹ پر 60 وولٹ کا ولٹیج ڈراپ حاصل کرتے ہیں۔

مثال 2

نیچے دی گئی سرکٹ کے مطابق، 12 اوم کی رزسٹنس پر 24 وولٹ کا سپلائی ولٹیج لاگو کیا گیا ہے۔ اوہم کے قانون کا استعمال کرتے ہوئے رزسٹر کے ذریعے بہتی ہوئی کرنٹ کا تعین کریں۔

$\begin{equation*} P = V * I \end{equation*}$

حل:

فراہم شدہ معلومات: $V = 24\,\,V$ اور $R = 12\,\,\Omega$

اوہم کے قانون کے مطابق،

$\begin{align*} \begin{split} I = \frac{V}{R} \\ = \frac{24}{12} \\ I = 2 \,\, A (Ampere) \end{split} \end{align*}$

اس طرح، اوہم کے قانون کے مساوات کا استعمال کرتے ہوئے، ہم ریزسٹر کے ذریعے سے گزرناوالے کرنٹ کی مقدار 2 آمپیئر پاتے ہیں۔

مثال 3

نیچے دیے گئے سروس کے مطابق، وولٹیج 24 وولٹ ہے اور نامعلوم ریزسٹنس کے ذریعے گزرناوالا کرنٹ 2 آمپیئر ہے۔ اوہم کے قانون کا استعمال کرتے ہوئے نامعلوم ریزسٹنس کی قدر معلوم کریں۔

حل:

فراہم شدہ معلومات: $V = 24\,\,V$ اور $I = 2\,\,A$

اوہم کے قانون کے مطابق،

$\begin{align*} \begin{split} R = \frac{V}{I} \\ = \frac{24}{2} \\ R = 12 \,\, \Omega \end{split} \end{align*}$

اس طرح، اوہم کے قانون کی مساوات کا استعمال کرتے ہوئے، ہم نامعلوم مقاومت کی قدر پاتے ہیں $12\,\,\Omega$ ۔

اوہم کے قانون کے اطلاقات

اوہم کے قانون کے کچھ اطلاقات درج ذیل ہیں:

برقی سرکٹ کے نامعلوم کے پوٹینشل فرق یا ولٹیج، مقاومت، اور کرنٹ کے بہاؤ کا حساب لگانے کے لئے۔
الیکٹرانک سرکٹ میں الیکٹرانک کمپوننٹس کے اندر کے ولٹیج ڈراپ کا تعین کرنے کے لئے اوہم کا قانون استعمال کیا جاتا ہے۔
اوہم کا قانون خصوصی طور پر ڈی سی آمیٹر میں استعمال کیا جاتا ہے جس میں کرنٹ کو الٹنا کے لئے کم مقاومت شنٹ استعمال کیا جاتا ہے۔

مصدر: Electrical4u

بیان: 原创尊重，好文章值得分享，如有侵权请联系删除。