Legea lui Ohm

Cand unui corp i se aplica o tensiune electrica de 3,5V becul nu permite recombinarea instantanee a sarcinilor care trec prin filamentul sau. El limiteaza ritmul trecerii sarcinilor la 0,2C pe secunda, ceea ce inseamna o intensitate a curentului electric da 0,2A. becul opune o anumita rezistenta trecerii curentului electric.

Cand purtatorii de sarcini electrice trec prin interiorul unui corp, ei se ciocnesc cu atomii din interiorul acestuia si nu se pot misca oricat de repede. Intensitatea curentului electric este limitata. Situatia este asemanatoare cu cea a bolovanilor care se rostogolesc la vale pe o panta impadurita, ciocnindu-se repetat de copacii pe care ii intalnesc.

I

U

Fiind ciocnici purtatorii de  sarcina care constituie curentul electric, atomii corpului preiau energia cinetica a purtatorilor si vibreaza mai puternic, se degajeaza caldura.

Numim rezistenta electrica proprietatea corpurilor de a limita intensitata  curentului electric ce le strabate atunci cand li se aplica o tensiune electrica, datorita ciocnirilor dintre purtatorii de sarcina si atomii corpului.

Rezistenta electrica a unui corp se exprima prin raportul dintre tensiunea electrica aplicata si intensitatea curentului electric care-l strabate:

Sau, cu simboluri:

U

R= .

I

Unitatea de masura pentru rezistenta electrica in Sistemul International este Volt/Amper si se numeste Ohm, avand simbolul Ω.

Denumirea unitatii a fost data in onoarea germanului Georg Simon Ohm. Acesta a stabilit in 1825 o lege care exprima dependenta dintre tensiunea aplicata unui corp si intensitatea curentului care-l strabate, legea lui Ohm.

EVol.

Leaga in serie un bec cu un ampermetru, iar 

la bornele becului un volmetru, ca in schema din

figura urmatoare. Leaga la bornele A si B, pe rand,Amp.

baterii diferite, cu t.e.m. in gama de 1..5 V. Citeste

de fiecare data tensiunea de la bornele  becului si

intensitatea curentului care strabate becul. Transcrie

pe caiet tabelul urmator si completeaza-l.A B

Pe masura ce tensiunea aplicata becului creste, creste si energia eliberata sub forma de caldura si lumina la trecerea fiecarui Coulomb de sarcina. Se constata si o crestere a curentului prin bec, ceea ce inseamna ca energia este eliberata intr-un timp mai scurt. Energie mai multa transferata intr-un timp mai scurt inseamna putere mai mare. Filamentul becului se incalzeste din ce in ce mai mult.

Pe masura ce temperatura filamentului creste, agitatia atomilor acestuia este din ce in ce mai accentuata. Purtatorii de sarcina care constituie curentul electric vor inainta cu tot mai multa dificultate: rezistenta electrica a filamentului becului creste.

Se obtine un grafic ca in figura urmatoare. El nu este o linie dreapta, intensitatea curentului electric nu este direct proportionala cu tensiunea aplicata becului.

(mA) -

.

200     

.

.

100     

.

.

.

.

1 2 3 4 5 U(V)

Un rezistor se reprezinta in schemeleelectrice ca un dreptunghi in dreptul caruia este trecut un simbol, sau chiar valoarea rezistentei electrice a acestuia.

R

Pentru un astfel de rezistor s-a masurat dependenta intensitatii curentului de tensiunea aplicata la capetele rezistorului, folosind montajul prezentat in urmatoarea figura.

Vol.

Amp.

R

Sageata oblica ce intretaie sursa de t.e.m. simbolizeaza faptul ca t.e.m. a acesteia poate fi modificata. S-a obtinut urmatorul grafic:

I(A) -

.

0,2 -.

.

0,1 - .

.

1 2 3 4 5U(V)

Se observa ca perechile intensitate-tensiune se aranjeaza practic pe o dreapta: intensitatea curentului este direct proportionala cu tensiunea aplicata rezistorului. Aceasta dependenta simpla a intensitatii curentului de tensiunea aplicata a fost descoperita pentru prima data de catre Ohm, se numeste legea lui Ohm si are enuntul urmator:

Pentru rezistori, intensitatea curentului ce ii strabate este direct proportionala cu tensiunea aplicata acestora.

I=U/R

Legea lui Ohm sub forma R=U/I este adevarata pentru o portiune de circuit, adica pentru cazul cand nu exista tensiuni electromotoare(t.e.m.) in acea portiune. Pentru a generaliza aceasta lege se considera o portiune de circuit in care exista o sursa de t.e.m. si care prezinta la extremitati diferenta de potential V₁-V₂. Cand se defineste ca pozitiva o anumita directie, curentul I si t.e.m. trebuie considerate ca marimi algebrice cu semne determinate de conventia: curentul este pozitiv daca are semnul de la potentialul mai mare spre potentialul mai mic si negativ in cazul contrar; t.e.m. este pozitiva daca actioneaza astfel incat fortele imprimate efectueaza asupra sarcinilor pozitive un lucru mecanic pozitiv (curentul I trece prin t.e.m. de la minus la plus).

In cazul cand conductorul ce alcatuieste portiunea de circuit este mobil, lucrul mecanic efectuat de toate fortele (electrostatice si imprimate) asupra sarcinilor este egal cu caldura produsa. Prin urmare, daca notam cu r rezistenta interioara a sursei de t.e.m., se poate scrie:

V₁-V₂+E

I= , E = t.e.m.

R+r

Adica s-a obtinut legea lui Ohm pentru o portiune neomogena de circuit. Daca V₁=V₂ se obtine legea lui Ohm pentru circuit inchis:

E

I = ,

R+r

Unde E este t.e.m. ce actioneaza in circuit, iar R+r este rezistenta totala a circuitului.

Bibliografie: Fizica generala, de Emil Luca, C. Ciubotariu;