La Ley de Ohm en forma diferencial e integral establece que la corriente a través de un conductor entre dos puntos es directamente proporcional al voltaje en los dos puntos. Una ecuación con una constante se ve así:
I=V/R, donde I es el punto de corriente a través del conductor en unidades de amperios, V (voltios) es el voltaje medido con el conductor en unidades de voltios, R es la resistencia del material que se conduce en ohmios. Más específicamente, la ley de Ohm establece que R es una constante a este respecto, independiente de la corriente.
¿Qué se puede entender por "Ley de Ohm"?
La ley de Ohm en forma diferencial e integral es una relación empírica que describe con precisión la conductividad de la gran mayoría de los materiales conductores. Sin embargo, algunos materiales que no obedecen la ley de Ohm, se denominan "no óhmicos". La ley lleva el nombre del científico Georg Ohm, quien la publicó en 1827. Describe las mediciones de voltaje y corriente utilizando circuitos eléctricos simples que contienenvarias longitudes de alambre. Ohm explicó sus resultados experimentales con una ecuación un poco más compleja que la forma moderna anterior.
El concepto de la ley de Ohm en diff. form también se usa para denotar varias generalizaciones, por ejemplo, su forma vectorial se usa en electromagnetismo y ciencia de los materiales:
J=σE, donde J es el número de partículas eléctricas en una ubicación particular del material resistivo, e es el campo eléctrico en esa ubicación y σ (sigma) es el material que depende del parámetro de conductividad. Gustav Kirchhoff formuló la ley exactamente así.
Historia
Historia
En enero de 1781, Henry Cavendish experimentó con una botella de Leyden y un tubo de vidrio de varios diámetros lleno de una solución de sal. Cavendish escribió que la velocidad cambia directamente con el grado de electrificación. Inicialmente, los resultados eran desconocidos para la comunidad científica. Pero Maxwell los publicó en 1879.
Ohm hizo su trabajo sobre la resistencia en 1825 y 1826 y publicó sus resultados en 1827 en "El circuito galvánico demostrado matemáticamente". Se inspiró en el trabajo del matemático francés Fourier, quien describió la conducción del calor. Para los experimentos, inicialmente usó pilas galvánicas, pero luego cambió a termopares, que podrían proporcionar una fuente de voltaje más estable. Operó con los conceptos de resistencia interna y voltaje constante.
También en estos experimentos se utilizó un galvanómetro para medir la corriente, ya que el voltajeentre terminales de termopar proporcional a la temperatura de conexión. Luego agregó cables de prueba de varias longitudes, diámetros y materiales para completar el circuito. Descubrió que sus datos podían modelarse con la siguiente ecuación
x=a /b + l, donde x es la lectura del medidor, l es la longitud del cable de prueba, a depende de la temperatura de la unión del termopar, b es una constante (constante) de toda la ecuación. Ohm demostró su ley basándose en estos cálculos de proporcionalidad y publicó sus resultados.
Importancia de la Ley de Ohm
La ley de Ohm en forma diferencial e integral fue probablemente la más importante de las primeras descripciones de la física de la electricidad. Hoy consideramos esto casi obvio, pero cuando Om publicó su trabajo por primera vez, no era así. Los críticos reaccionaron a su interpretación con hostilidad. Llamaron a su trabajo "fantasías desnudas" y el ministro de educación alemán declaró que "un profesor que predica tal herejía es indigno de enseñar ciencia".
La filosofía científica prevaleciente en Alemania en ese momento sostenía que los experimentos no eran necesarios para desarrollar una comprensión de la naturaleza. Además, el hermano de Geogr, Martin, matemático de profesión, luchó con el sistema educativo alemán. Estos factores impidieron la aceptación del trabajo de Ohm, y su trabajo no fue ampliamente aceptado hasta la década de 1840. Sin embargo, Om recibió reconocimiento por sus contribuciones a la ciencia mucho antes de su muerte.
La ley de Ohm en forma diferencial e integral es una ley empírica,generalización de los resultados de muchos experimentos, que mostraron que la corriente es aproximadamente proporcional al voltaje del campo eléctrico para la mayoría de los materiales. Es menos fundamental que las ecuaciones de Maxwell y no es adecuado en todas las situaciones. Cualquier material se descompondrá bajo la fuerza de un campo eléctrico suficiente.
La Ley de Ohm se ha observado en una amplia gama de escalas. A principios del siglo XX, la ley de Ohm no se consideraba a escala atómica, pero los experimentos confirman lo contrario.
Comienzo cuántico
La dependencia de la densidad de corriente del campo eléctrico aplicado tiene un carácter fundamentalmente mecánico-cuántico (permeabilidad cuántica clásica). Una descripción cualitativa de la ley de Ohm se puede basar en la mecánica clásica utilizando el modelo Drude desarrollado por el físico alemán Paul Drude en 1900. Debido a esto, la ley de Ohm tiene muchas formas, como la llamada ley de Ohm en forma diferencial.
Otras formas de la ley de Ohm
La ley de Ohm en forma diferencial es un concepto extremadamente importante en ingeniería eléctrica/electrónica porque describe tanto el voltaje como la resistencia. Todo esto está interconectado a nivel macroscópico. Cuando se estudian propiedades eléctricas a nivel macro o microscópico, se utiliza una ecuación más relacionada, que puede llamarse "ecuación de Ohm", que tiene variables que están estrechamente relacionadas con las variables escalares V, I y R de la ley de Ohm, pero que son una función constante de la posición enexplorador.
Efecto del magnetismo
Si hay un campo magnético externo (B) y el conductor no está en reposo, sino que se mueve a una velocidad V, entonces se debe agregar una variable adicional para tener en cuenta la corriente inducida por la fuerza de Lorentz sobre la carga portadores También llamada ley de la forma integral de Ohm:
J=σ (E + vB).
En el sistema de reposo de un conductor en movimiento, este término se descarta porque V=0. No hay resistencia porque el campo eléctrico en el sistema de reposo es diferente del campo E en el sistema de laboratorio: E'=E + v × B. Los campos eléctrico y magnético son relativos. Si J (corriente) es variable porque el voltaje aplicado o el campo E varía con el tiempo, entonces se debe agregar la reactancia a la resistencia para tener en cuenta la autoinducción. La reactancia puede ser fuerte si la frecuencia es alta o si el conductor está enrollado.
