ओम का नियम: इकाइयाँ और सूत्र, गणना, उदाहरण, अभ्यास - शारीरिक - 2025

ओम का कानून अपने स्थूल रूप में, इंगित करता है कि एक सर्किट में वोल्टेज और वर्तमान की तीव्रता सीधे आनुपातिक प्रतिरोध अनुपातिकता का स्थिरांक किया जा रहा है। इन तीन राशियों को क्रमशः V, I और R मानकर, ओम का नियम कहता है कि: V = IR

इसी तरह, ओम के नियम में सर्किट तत्वों को शामिल करने के लिए सामान्यीकृत किया गया है जो वर्तमान सर्किट को बारी-बारी से शुद्ध रूप से प्रतिरोधक नहीं बनाते हैं, इस तरह से यह निम्न रूप लेता है: V = IZ

चित्र 1. ओम का नियम कई सर्किटों पर लागू होता है। स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स Tlapicka

जहां Z प्रतिबाधा है, जो एक सर्किट तत्व द्वारा एक प्रत्यावर्ती धारा के प्रत्यावर्तन के लिए विपक्ष का भी प्रतिनिधित्व करता है, उदाहरण के लिए एक संधारित्र या एक अधिष्ठापन।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि सभी सर्किट सामग्री और तत्व ओम के नियम का अनुपालन नहीं करते हैं। जिन लोगों में यह मान्य है, उन्हें ओमिक तत्व कहा जाता है, और जिसमें यह पूरा नहीं होता है, उन्हें गैर-ओमिक या गैर-रैखिक कहा जाता है।

आम विद्युत प्रतिरोधक ओमिक प्रकार के होते हैं, लेकिन डायोड और ट्रांजिस्टर नहीं होते हैं, क्योंकि वोल्टेज और करंट के बीच संबंध उनमें रैखिक नहीं होता है।

ओम के नियम का नाम बवेरियन-जन्मे जर्मन भौतिक विज्ञानी और गणितज्ञ जॉर्ज साइमन ओह्म (1789-1854) पर पड़ा, जिन्होंने अपने करियर के दौरान विद्युत सर्किट के व्यवहार का अध्ययन करने के लिए खुद को समर्पित किया। एसआई इंटरनेशनल सिस्टम में विद्युत प्रतिरोध के लिए इकाई को उनके सम्मान में नामित किया गया है: ओम, जिसे ग्रीक अक्षर by द्वारा भी व्यक्त किया गया है।

इसकी गणना कैसे की जाती है?

यद्यपि ओह्म के नियम का मैक्रोस्कोपिक रूप सबसे अच्छा ज्ञात है, क्योंकि यह मात्राओं को जोड़ता है जो प्रयोगशाला में आसानी से मापनीय हैं, सूक्ष्म रूप दो महत्वपूर्ण वेक्टर मात्राओं से संबंधित है: विद्युत क्षेत्र ई और वर्तमान घनत्व जे:

जहां Where सामग्री की विद्युत चालकता है, एक संपत्ति जो इंगित करती है कि वर्तमान का संचालन करना कितना आसान है। अपने भाग के लिए, जे एक वेक्टर है जिसका परिमाण वर्तमान I की तीव्रता और क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र A के बीच का भाग है, जिसके माध्यम से यह घूमता है।

यह मानना ​​तर्कसंगत है कि एक सामग्री के अंदर विद्युत क्षेत्र के बीच एक प्राकृतिक संबंध है और विद्युत प्रवाह जो इसके माध्यम से प्रसारित होता है, जैसे कि अधिक से अधिक वर्तमान, अधिक वर्तमान।

लेकिन वर्तमान एक वेक्टर नहीं है, क्योंकि इसमें अंतरिक्ष में एक दिशा नहीं है। दूसरी ओर, वेक्टर जे लंबवत है-सामान्य है-कंडक्टर के क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र में और इसकी दिशा वर्तमान की है।

ओम के नियम के इस रूप से हम पहले समीकरण पर पहुंचते हैं, लंबाई ℓ और क्रॉस सेक्शन A का संवाहक मानते हैं, और J और E के परिमाण को प्रतिस्थापित करते हैं:

चालकता के विलोम को प्रतिरोधकता कहा जाता है और इसे ग्रीक अक्षर ρ द्वारा दर्शाया जाता है:

इस प्रकार:

एक कंडक्टर का प्रतिरोध

समीकरण V में = (ρℓ / A)। I, स्थिरांक (ρ A / A) प्रतिरोध है, इसलिए:

कंडक्टर का प्रतिरोध तीन कारकों पर निर्भर करता है:

- प्रतिरोधकता ρ, विशिष्ट सामग्री जिसके साथ यह निर्मित होता है।

-Length ℓ।

-इसके क्रॉस सेक्शन का क्षेत्र ए।

उच्चतर the, अधिक से अधिक प्रतिरोध, चूंकि वर्तमान वाहकों में कंडक्टर के अंदर अन्य कणों से टकराने और ऊर्जा खोने के अधिक अवसर होते हैं। और इसके विपरीत, उच्च ए, वर्तमान वाहक के लिए सामग्री के माध्यम से क्रमबद्ध तरीके से चलना आसान है।

अंत में, प्रत्येक सामग्री की आणविक संरचना में आसानी होती है जिसके साथ एक पदार्थ विद्युत प्रवाह को पारित करने की अनुमति देता है। इस प्रकार, उदाहरण के लिए, कम प्रतिरोधकता के साथ तांबा, सोना, चांदी और प्लैटिनम जैसी धातुएं अच्छे संवाहक हैं, जबकि लकड़ी, रबर और तेल नहीं हैं, यही वजह है कि उनके पास उच्च प्रतिरोधकता है।

उदाहरण

यहाँ ओम के नियम के दो उदाहरण दिए गए हैं।

ओम का नियम जाँचने के लिए प्रयोग

एक साधारण अनुभव ओम के नियम को दर्शाता है, इसके लिए आपको प्रवाहकीय सामग्री, एक चर वोल्टेज स्रोत और एक मल्टीमीटर की आवश्यकता होती है।

एक वोल्टेज वी प्रवाहकीय सामग्री के सिरों के बीच स्थापित होता है, जिसे थोड़ा-थोड़ा करके विविध होना चाहिए। चर शक्ति स्रोत के साथ, उक्त वोल्टेज के मूल्यों को सेट किया जा सकता है, जिन्हें मल्टीमीटर के साथ मापा जाता है, साथ ही साथ कंडक्टर के माध्यम से बहने वाली वर्तमान I भी।

वी और आई वैल्यू के जोड़े एक टेबल में दर्ज किए जाते हैं और उनके साथ ग्राफ पेपर पर एक ग्राफ बनाया जाता है। यदि परिणामस्वरूप वक्र एक सीधी रेखा है, तो सामग्री ओमिक है, लेकिन यदि यह कोई अन्य वक्र है, तो सामग्री गैर-ओमिक है।

पहले मामले में, रेखा का ढलान निर्धारित किया जा सकता है, जो कंडक्टर के प्रतिरोध आर या इसके विपरीत, चालन के बराबर है।

नीचे दी गई छवि में, ब्लू लाइन एक ऑमिक सामग्री के लिए इन ग्राफ़ों में से एक का प्रतिनिधित्व करती है। इस बीच, पीले और लाल घटता गैर-ओमिक सामग्री से बने होते हैं, उदाहरण के लिए, अर्धचालक की तरह।

चित्र 2. ग्राफ I बनाम। ओ ओमिक सामग्री (नीली रेखा) और गैर-ओमिक सामग्री। स्रोत: विकिमीडिया कॉमन्स

ओह्म के नियम की हाइड्रोलिक सादृश्यता

यह जानना दिलचस्प है कि ओह्म के कानून में विद्युत प्रवाह में एक पाइप के माध्यम से पानी के समान व्यवहार होता है। अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी ओलिवर लॉज सबसे पहले हाइड्रोलिक्स के तत्वों का उपयोग करके वर्तमान के व्यवहार के अनुकरण का प्रस्ताव था।

उदाहरण के लिए, पाइप कंडक्टरों का प्रतिनिधित्व करते हैं, क्योंकि पानी उनके माध्यम से घूमता है और उत्तरार्द्ध के माध्यम से वर्तमान वाहक। जब पाइप में एक अवरोध होता है, तो पानी का मार्ग मुश्किल होता है, इसलिए यह विद्युत प्रतिरोध के बराबर होगा।

ट्यूब के दो सिरों पर दबाव का अंतर पानी को प्रवाहित करने की अनुमति देता है, जो ऊंचाई या पानी के पंप में अंतर प्रदान करता है, और इसी तरह, संभावित (बैटरी) में अंतर वह है जो चार्ज को चालू रखता है।, समय की प्रति इकाई पानी के प्रवाह या मात्रा के बराबर।

एक पिस्टन पंप एक वैकल्पिक वोल्टेज स्रोत की भूमिका निभाएगा, लेकिन पानी के पंप में डालने का लाभ यह है कि हाइड्रोलिक सर्किट इस प्रकार बंद हो जाएगा, जैसे विद्युत सर्किट प्रवाह के लिए विद्युत प्रवाह के लिए होना चाहिए।

चित्रा 3. ओम के नियम के लिए हाइड्रोलिक सादृश्य: ए में) एक जल प्रवाह प्रणाली और बी में) एक सरल प्रतिरोधक सर्किट। स्रोत: टिपन्स, पी। 2011. भौतिकी: अवधारणाओं और अनुप्रयोग। 7 वां संस्करण। मैकग्रा हिल।

प्रतिरोध और स्विच

एक सर्किट में एक स्विच के बराबर, यह एक स्टॉपकॉक होगा। इसकी व्याख्या इस तरह से की जाती है: यदि सर्किट खुला है (स्टॉपकॉक बंद), तो पानी की तरह करंट प्रवाहित नहीं हो सकता है।

दूसरी ओर, स्विच बंद (स्टॉपकॉक पूरी तरह से खुला) के साथ वर्तमान और पानी दोनों कंडक्टर या पाइप के माध्यम से समस्याओं के बिना प्रवाह कर सकते हैं।

स्टॉपकॉक या वाल्व एक प्रतिरोध का भी प्रतिनिधित्व कर सकता है: जब नल पूरी तरह से खुल जाता है तो यह शून्य प्रतिरोध या शॉर्ट सर्किट होने के बराबर होता है। यदि यह पूरी तरह से बंद हो जाता है तो यह सर्किट के खुले होने की तरह होता है, जबकि आंशिक रूप से बंद होने पर यह एक निश्चित मान के प्रतिरोध की तरह होता है (चित्र 3 देखें)।

अभ्यास

- अभ्यास 1

एक विद्युत लोहे को ठीक से कार्य करने के लिए 120V पर 2A की आवश्यकता होती है। इसका प्रतिरोध क्या है?

उपाय

ओम के नियम से प्रतिरोध के लिए हल करें:

- व्यायाम २

एक तार 3 मिमी व्यास और 150 मीटर लंबे में 20 डिग्री सेल्सियस पर 3.00 diameter का विद्युत प्रतिरोध होता है। सामग्री की प्रतिरोधकता का पता लगाएं।

उपाय

समीकरण R = ρℓ / A उपयुक्त है, इसलिए क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र को पहले खोजने की आवश्यकता है:

अंत में, प्रतिस्थापित करते समय, आपको मिलता है:

संदर्भ

1. रेसनिक, आर। 1992. भौतिकी। स्पैनिश में तीसरा विस्तारित संस्करण। वॉल्यूम 2. कंपानिया संपादकीय कॉन्टिनेंटल एसए डे सीवी
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