تبلیغات
مجله ی اینترنتی ایرانیان،بورس،فرابورس،سیگنال سهام،فانوس،Mohsen Rezaei،تحلیل - قانون اهم,آموزش قانون اهم به زبان ساده
مجله ی اینترنتی ایرانیان،بورس،فرابورس،سیگنال سهام،فانوس،Mohsen Rezaei،تحلیل
مجله اینترنتی ایرانیان

مرتبه
تاریخ : جمعه 3 آذر 1391

در این صفحه به چند روش كاملا جالب قانون اهم آموزش داده شده است.

قانون اُهم که به نام کاشف آن جرج اهم نام گذاری شده‌است، بیان می‌دارد که نسبت اختلاف پتانسیل (یا افت ولتاژ) بین دو سر یک هادی (و مقاومت) به جریان عبور کننده از آن به شرطی که دما ثابت بماند، مقدار ثابتی است:

V = I \cdot R

ادامه



که در آن V ولتاژ و I جریان است. این معادله منجر به یک ثابت نسبی R می‌شود که مقاومت الکتریکی آن وسیله نامیده می‌شود. این قانون تنها برای مقاومتهایی صادق است که مقاومت شان به ولتاژ اعمالی دو سرشان وابسته نباشد که به این مقاومت‌ها مقاومت‌های اهمی یا ایده آل یا وسیله‌های اهمی گفته می‌شود. خوشبختانه شرایطی که در آن قانون اهم صادق است، بسیار عمومی است.(قانون اهم هیچگاه برای ابزارهای دنیای واقعی کاملاً دقیق نیست چرا که هیچ ابزار واقعی وجود ندارد که یک ابزار اهمی باشد). معادله V / I = R حتی برای ابزارهای غیر اهمی هم صادق است اما در آن صورت دیگر مقاومت R یک مقدار ثابت نیست و به مقدار V وابسته‌است. برای اینکه بررسی کنیم که آیا ابزاری اهمی است یا نه، می‌توان V را بر حسب I رسم کرد و نمودار بدست آمده را با خط مستقیمی که از مبدا می‌گذرد مقایسه کرد. معادله قانون اهم اغلب بصورت:

V = I \cdot R

بیان می‌شود چرا که این معادله صورتی است که اکثر اوقات همراه مقاومت‌ها بکار برده می‌شود. فیزیکدانان اغلب فرم میکروسکوپیک قانون اهم را استفاده می‌کنند:

\mathbf{j} = \sigma \cdot \mathbf{E}

که در آن j چگالی جریان (جریان عبوری از واحد حجم)، & هدایت و E میدان الکتریکی است. و در واقع فرمی است که اهم قانونش را بیان کرد. فرم عمومی V = I\cdot R که در طراحی مدارات بکار می‌رود، نسخه ماکروسکوپیک متوسط گیری شده فرم اصلی است. دانستن این مطلب مهم است که قانون اهم یک قانون گرفته شده از ریاضیات نیست ولی بخوبی توسط شواهد تجربی تایید می‌شود. گاهی اوقات هم قانون اهم به هم می‌خورد چرا که این قانون بسیار ساده سازی شده‌است. منشا اصلی به وجود آمدن مقاومت در مواد در برابر جریان الکتریکی را می‌توان عیب‌ها، ناخالصی‌های مواد و این واقعیت که الکترون‌ها خودشان اتم‌ها را به این طرف و آن طرف می‌زنند، دانست. وقتی که دمای فلز افزایش می‌یابد، عامل سوم نیز افزایش می‌یابد بنابراین، وقتی که یک جسم به علت عبور جریان الکتریکی از آن گرم می‌شود، مانند رشته داخل حباب لامپ، مقاومتش افزایش می‌یابد. مقاومت یک جسم از معادله زیر بدست می‌آید:

(R = \frac{L}{A} \cdot \rho = \frac{L}{A} \cdot \rho_0 (\alpha (T - T_0) + 1

که در آن \rho_0 مقاومت ویژه، Lطول جسم هادی، A مساحت سطح مقطع آن، T دمای جسم، T_0 یک دمای مرجع (معمولاً دمای اتاق) و \alpha ثابت ویژه ماده جسم هادی اند.


رابطه با هدایت گرما

معادله انتشار الکتریسته که بر اساس اصول اهم بیان شده‌است، مشابه معادله ژوزف فوریه برای انتشار گرما است و اگر ما در روش حل فوریر یک مساله هدایت گرمایی واژه دما را به پتانسیل الکتریکی تغییر داده و جریان الکتریکی را به جای شار گرمایی بکار ببریم، در آنصورت ما دارای روش حل فوریر مساله مشابه برای هدایت الکتریکی خواهیم بود. پایه کار فوریر ایده و تعریف واضح او از هدایت بود. اما امر این شامل فرضی است که بی تردید برای گرادیان‌های دمای کوچک درست است. فرض در نظر گرفته شده این است که اگر تمامی متغیرها ثابت باشند، شار آزمایش‌های مربوط به گرما به شدت متناسب با گرادیان دما است. فرض کاملاً مشابهی هم در بیان قانون اهم گذاشته شده که اگر مابقی متغیرها یکسان در نظر گرفته شوند، قدرت جریان در هر نقطه متناسب با گرادیان پتانسیل الکتریکی است. با روش‌های پیشرفته موجود، بررسی دقت این فرض در الکتریسته از آزمایش‌های مربوط به گرما بسیار آسانتر است.


توضیحی ساده تر در مورد اهم


قانون اهم

قانون اهم

ایجاد جریان در یك مدار الكتریكی نیاز به اختلاف پتانسیل دارد. یكی از وسایل تولید اختلاف پتانسیل، باتری است. 

 

جرج سایمون اهم در قرن نوزدهم با انجام آزمایش هایی دریافت كه مقدار جریان در یك سیم رسانا متناسب با اختلاف پتانسیل اعمال شده به آن است:

(1) 

 

به عنوان مثال اگر اختلاف پتانسیل دو سر مداری (ساده) از 3 ولت به 6 ولت افزایش پیدا كند آن گاه جریان مدار دو برابر خواهد شد.

 

مقدار جریان تنها به مقدار ولتاژ بستگی ندارد بلكه تابعی از مقاومت سیم نیز می‌باشد. در مدار زیر باتری، آمپرسنج، مقاومت متغیّر و لامپ به صورت پی در پی به هم وصل شده ‏اند. با کلیک بر روی ـ اندازه مقاومت كاهش و با کلیک روی +اندازه مقاومت افزایش می یابد.

اگر اندازه مقاومت را كاهش دهید، شدت جریان چه تغییری می كند؟ شدت روشنایی لامپ چه تغییری می كند؟ اگر مقاومت خیلی كم شود، چه اتفاقی برای لامپ رخ می دهد؟

قانون اهم

 

با توجّه به مشاهدات فوق، می توان نتیجه گرفت كه هر چه مقاومت بیشتر باشد، جریان كمتری (با فرض ثابت بودن ولتاژ) از مدار عبور می‌كند.

برای تبدیل رابطه(1) از حالت تناسب به تساوی، باید از ضریب تناسب استفاده كرد. بنا به تعریف اندازه مقاومت بدین شكل تعریف می‌شود:

 

(2)

 

در این رابطه R مقاومت جسم، V اختلاف پتانسیل اعمال شده به مقاومت و I جریان عبوری از آن می‌باشد (بسیاری از فیزیكدان ها به رابطه (2) قانون نمی‌گویند بلكه آن را رابطه ای برای تعریف مقاومت می‌دانند).

 

واحد اندازه‌گیری مقاومت، ولت بر آمپر یا V/A بوده و به اختصار به آن اهم می‌گویند كه معمولاً با نماد یونانی اٌمگا () نشان داده می‌شود.

 

مقاومتـ های بزرگ با واحد كیلواهـم ( ) و مـگـااهـم ( ) بیان می‌شوند. در رسم مدار معمولاً از یك خط زیگزاك  برای نشان دادن مقاومت و از یك خط ممتد  برای نشان دادن سیم استفاده می‌گردد، در ضمن فرض می شود كه سیم یك رسانای ایده‌آل بوده و مقاومت آن صفر است (مگر آنكه خلاف آن گفته شود).

 

قانون اهم

ولت متر و آمپرسنج چگونه در مدار نصب می‏ شوند؟

 

ولت سنج اختلاف پتانسیل بین دو نقطه را نشان می دهد، بنابراین باید به صورت موازی به قطعه مورد نظر وصل شود.

 قانون اهم

آمپرسنج جریان عبوری از یك قسمت مدار را نشان می دهد، بنابراین باید به صورت سری در مدار قرار گیرد.

به عبارت دیگر برای نشان دادن جریان، باید یك قسمت از مدار را قطع نمود و دو سر محل قطع شده را به آمپرسنج وصل كرد.

 

 

 به شکل های زیر خوب دقت کنید  

 

قانون اهم   قانون اهم

قانون اهم

آیا آمپرسنجی كه با آن جریان برق فشار قوی (شهری) را اندازه ‏گیری می ‏كنند برای اندازه ‏گیری جریان مدارهای داخلی یك رادیو مناسب است؟ تفاوت آمپرسنجها در چیست؟

 

قانون اهم

فیلامان یك لامپ، از یك رشته سیم كه به صورت حلقوی پیچیده شده تشكیل می شود. وقتی جریان كافی از رشته فیلامان عبور كند، سیم گرم شده و درخشان می شود.

دو باتری 5/1 v به لامپی متصل شده و جریان حدود 4/0 A از فیلامان عبور می‌كند. مقاومت فیلامان چقدر است؟

 

 

راهنمایی:

در این مسئله، فیلامان به عنوان یك مقاومت در نظر گرفته می‌شود، طوری كه اختلاف پتانسیل دو سر آن 3 ولت و جریان عبوری از آن 4/0 آمپر می‌باشد.

 

حل:

مقاومت فیلامان برابر است با:

 


پرسش 1):

شدت جریان الكتریكی در یك مدار A 8/4 است. در مدت 30 دقیقه چه تعداد الكترون از یك مقطع فرضی مدار عبور می كند؟

 

پاسخ:

در این نوع مسائل كه جریان الكتریكی و زمان عبور جریان داده شده است طبق رابطه q=it به راحتی مقدار بار عبوری قابل محاسبه می باشد. لازم به تذكر است در این رابطه i برحسب آمپر و t بر حسب ثانیه شد بنابراین:

 

 

حال می دانیم بار الكتریكی q متشكل از ذرّات الكترون e می باشد به طوری كه داریم q=ne كه در این رابطه n تعداد ذرّات الكترون می باشد. از طرفی بار هر الكترون e در حدود 1/6*10-11کولن می باشد بنابراین:

 


پرسش 2):

اختلاف پتانسیل دو سر سیمی به مقاومت W 10 برابر V 8 است. در هر ثانیه چند الكترون از مقطع این سیم عبور می كند؟ بار الكتریكی هر الكترون 6-10*6/1 كولن است. (آزاد پزشكی ـ 78)

 

 

در این مسئله مقدار اختلاف پتانسیل و مقاومت داده شده است. و از تعداد الكترون عبوری خواسته شده است. در چنین مسائلی ابتدا جریان i محاسبه شده سپس طبق سؤال قبل تعداد الكترون محاسبه می گردد. بنابراین داریم:

 بنابراین گزینه ب درست است.

 

 

مرکزیادگیری سایت تبیان - تهیه: محسنی

تنظیم: مریم فروزان کیا




طبقه بندی: متفرقه(بدون طبقه بندی)، 
برچسب ها: قانون اهم، آموزش قانون اهم به زبان ساده،
ارسال توسط م رضایی
آخرین مطالب
آرشیو مطالب
صفحات جانبی
پیوند های روزانه
امکانات جانبی
blogskin

ابزار وبلاگ

قالب وبلاگ

دانلود فیلم