Prawo Ohma
Prawo Ohma stanowi, że napięcie prądu elektrycznego (czyli różnica potencjałów pomiędzy dwoma końcami badanego elementu) jest liniowo proporcjonalne do natężenia prądu przepływającego przez ten element, a współczynnikiem proporcjonalności jest opór.
\begin{aligned} U = R \cdot I \end{aligned}W innym sformułowaniu prawo Ohma mówi, że stosunek napięcia do natężenia jest stały i zależy wyłącznie od oporu, a nie od innych czynników.
Prawo Ohma jest spełnione wyłącznie dla pewnej grupy materiałów i w określonych warunkach. Działa ono wyłącznie dla przewodników liniowych (większość metali, część materiałów ceramicznych) w stałej temperaturze. Natomiast jest ono zachowane zarówno dla prądu zmiennego jak i stałego.
Rezystancja / Opór Przewodnika
Jak wspomniano, współczynnik proporcjonalności, który określa, jak trudno jest zwiększyć natężenie prądu, to opór (rezystancja). Jednostką rezystancji jest Ohm:
\begin{aligned} [R]= 1 \, \Omega = 1 \, \text{V/A} \end{aligned}Czasami używane jest pojęcie konduktancji – odwrotność oporu elektrycznego:
\begin{aligned} \sigma = \frac{1}{\rho} \end{aligned}Opór jest proporcjonalny do długości przewodnika l i odwrotnie proporcjonalny do jego przekroju S, a współczynnikiem proporcjonalności jest opór właściwy ρ:
\begin{aligned} \sigma = \frac{1}{\rho} \end{aligned}Gdzie:
- ρ – opór właściwy [Ω·m]
- l – długość przewodnika [m]
- S – pole przekroju poprzecznego [m²]
Czasami stosowana jest przewodność elektryczna – odwrotność oporu:
W tabeli poniżej zestawione zostały opory właściwe wybranych materiałów.
Tab. 21.1. Opory właściwe wybranych materiałów (w temperaturze pokojowej)
Kategorie: metal, półprzewodnik, izolator
Materiał | Opór właściwy (Ω·m) |
---|---|
Srebro | 1.6 × 10−8 |
Miedź | 1.7 × 10−8 |
Glin | 2.8 × 10−8 |
Wolfram | 5.3 × 10−8 |
Platyna | 1.1 × 10−7 |
Krzem | 2.5 × 103 |
Szkło | 1010 - 1014 |
Charakterystyka Prądu w Funkcji Napięcia
Żeby lepiej zrozumieć zarówno, co rozumiemy jako liniową zależność, jak i czym różni się ona od nieliniowej, zerknijmy na wykresy rezystorów liniowych i nieliniowych.