A Lei de Ohm na forma diferencial e integral afirma que a corrente através de um condutor entre dois pontos é diretamente proporcional à tensão nos dois pontos. Uma equação com uma constante fica assim:
I=V/R, onde I é o ponto de corrente através do condutor em unidades de amperes, V (Volt) é a tensão medida com o condutor em unidades de volts, R é a resistência do material sendo conduzido em ohms. Mais especificamente, a lei de Ohm afirma que R é uma constante a esse respeito, independente da corrente.
O que pode ser entendido por "Lei de Ohm"?
A Lei de Ohm na forma diferencial e integral é uma relação empírica que descreve com precisão a condutividade da grande maioria dos materiais condutores. No entanto, alguns materiais não obedecem à lei de Ohm, são chamados de "não ôhmicos". A lei recebeu o nome do cientista Georg Ohm, que a publicou em 1827. Ele descreve medições de tensão e corrente usando circuitos elétricos simples contendovários comprimentos de fio. Ohm explicou seus resultados experimentais com uma equação um pouco mais complexa do que a forma moderna acima.
O conceito da lei de Ohm em diff. forma também é usada para denotar várias generalizações, por exemplo, sua forma vetorial é usada em eletromagnetismo e ciência dos materiais:
J=σE, onde J é o número de partículas elétricas em um determinado local no material resistivo, e é o campo elétrico nesse local e σ (sigma) é o material dependente do parâmetro de condutividade. Gustav Kirchhoff formulou a lei exatamente assim.
Histórico
Histórico
Em janeiro de 1781, Henry Cavendish experimentou uma jarra de Leyden e um tubo de vidro de vários diâmetros preenchidos com uma solução salina. Cavendish escreveu que a velocidade muda diretamente com o grau de eletrificação. Inicialmente, os resultados eram desconhecidos da comunidade científica. Mas Maxwell os publicou em 1879.
Ohm fez seu trabalho sobre resistência em 1825 e 1826 e publicou seus resultados em 1827 em "The Galvanic Circuit Proved Mathematically". Ele foi inspirado pelo trabalho do matemático francês Fourier, que descreveu a condução de calor. Para experimentos, ele inicialmente usou pilhas galvânicas, mas depois mudou para termopares, que poderiam fornecer uma fonte de tensão mais estável. Ele operou com os conceitos de resistência interna e tensão constante.
Também nestes experimentos foi utilizado um galvanômetro para medir a corrente, já que a tensãoentre os terminais do termopar proporcional à temperatura de conexão. Ele então adicionou cabos de teste de vários comprimentos, diâmetros e materiais para completar o circuito. Ele descobriu que seus dados poderiam ser modelados com a seguinte equação
x=a /b + l, onde x é a leitura do medidor, l é o comprimento da ponta de prova, a é dependente da temperatura da junção do termopar, b é uma constante (constante) de toda a equação. Ohm provou sua lei com base nesses cálculos de proporcionalidade e publicou seus resultados.
Importância da Lei de Ohm
A lei de Ohm na forma diferencial e integral foi provavelmente a mais importante das primeiras descrições da física da eletricidade. Hoje consideramos isso quase óbvio, mas quando Om publicou seu trabalho pela primeira vez, não era assim. Os críticos reagiram à sua interpretação com hostilidade. Chamaram seu trabalho de "fantasias nuas" e o ministro da educação alemão declarou que "um professor que prega tal heresia é indigno de ensinar ciências".
A filosofia científica predominante na Alemanha na época sustentava que os experimentos não eram necessários para desenvolver uma compreensão da natureza. Além disso, o irmão de Geogr, Martin, matemático de profissão, lutou com o sistema educacional alemão. Esses fatores impediram a aceitação do trabalho de Ohm, e seu trabalho não se tornou amplamente aceito até a década de 1840. No entanto, Om recebeu reconhecimento por suas contribuições à ciência muito antes de sua morte.
A lei de Ohm na forma diferencial e integral é uma lei empírica,generalização dos resultados de muitos experimentos, que mostraram que a corrente é aproximadamente proporcional à tensão do campo elétrico para a maioria dos materiais. É menos fundamental que as equações de Maxwell e não é adequado em todas as situações. Qualquer material quebrará sob a força de um campo elétrico suficiente.
A Lei de Ohm tem sido observada em uma ampla gama de escalas. No início do século 20, a lei de Ohm não era considerada em escala atômica, mas experimentos confirmam o contrário.
Começo Quântico
A dependência da densidade de corrente no campo elétrico aplicado tem um caráter fundamentalmente quântico-mecânico (permeabilidade quântica clássica). Uma descrição qualitativa da lei de Ohm pode ser baseada na mecânica clássica usando o modelo de Drude desenvolvido pelo físico alemão Paul Drude em 1900. Por causa disso, a lei de Ohm tem muitas formas, como a chamada lei de Ohm na forma diferencial.
Outras formas da lei de Ohm
A lei de Ohm na forma diferencial é um conceito extremamente importante na engenharia elétrica/eletrônica porque descreve tanto a tensão quanto a resistência. Tudo isso está interligado no nível macroscópico. Ao estudar as propriedades elétricas no nível macro ou microscópico, é utilizada uma equação mais relacionada, que pode ser chamada de "equação de Ohm", tendo variáveis que estão intimamente relacionadas com as variáveis escalares V, I e R da lei de Ohm, mas que são uma função constante da posição emexplorador.
Efeito do magnetismo
Se um campo magnético externo (B) estiver presente e o condutor não estiver em repouso, mas movendo-se a uma velocidade V, então uma variável adicional deve ser adicionada para explicar a corrente induzida pela força de Lorentz sobre a carga portadores. Também chamada de lei de Ohm da forma integral:
J=σ (E + vB).
No referencial de repouso de um condutor em movimento, este termo é omitido porque V=0. Não há resistência porque o campo elétrico no referencial de repouso é diferente do campo E no referencial de laboratório: E'=E + v × B. Campos elétricos e magnéticos são relativos. Se J (corrente) é variável porque a tensão aplicada ou campo E varia com o tempo, então a reatância deve ser adicionada à resistência para levar em conta a auto-indução. A reatância pode ser forte se a frequência for alta ou o condutor estiver enrolado.
