Llei de Ohm
La llei de Ohm, postulada pel físic i matemàtic alemà Georg Simon Ohm, és una llei bàsica per a entendre els fonaments principals dels circuits elèctrics. Establix que la diferència de potencial que apliquem entre els extrems d'un conductor determinat és directament proporcional a l'intensitat de la corrent que circula pel citat conductor. Ohm va completar la llei introduint la noció de resistència elèctrica ; que és el factor de proporcionalitat que apareix en la relació entre i :
La fòrmula anterior es coneix com a fòrmula general de la llei de Ohm,[1][2] i en la mateixa, correspon a la diferència de potencial, a la resistència i a l'intensitat de la corrent. Les unitats d'eixes tres magnituts en el sistema internacional d'unitats són, respectivament, volts (V), ohms (Ω) i amperis (A).
En física, el terme llei de Ohm s'usa per a referir-se a vàries generalisacions de la llei originalment formulada per Ohm. L'eixemple més simple és:
a on J és la densitat de corrent en una localisació donada en el material resistivo, I és el camp elèctric en eixa localisació, i σ (sigma) és un paràmetro depenent del material cridat conductivitat. Esta reformulación de la llei de Ohm es deu a Gustav Kirchhoff.[3]
Introducció històrica
[editar | editar còdic]
Georg Simon Ohm va nàixer en Erlangen (Alemània) el 16 de març de 1789 en el sí d'una família protestant, i des de molt jove va treballar en la manyaneria del seu pare, el qual també feya les voltes de professor del seu fill. Despuix del seu pas per l'universitat va dirigir l'Institut Politècnic de Núremberg i va donar classes de física experimental en l'Universitat de Munich fins al final de la seua vida. Va fallir en esta última ciutat el 6 de juliol de 1854.
Posant a prova la seua intuïció en la física experimental va conseguir introduir i quantificar la resistència elèctrica. Ohm és mundialment conegut gràcies a la seua formulació de la relació entre intensitat de corrent, diferència de potencial i resistència que constituïx la llei de Ohm, per això l'unitat de resistència elèctrica es va denominar ohm en el seu honor.
Va sofrir durant molt temps la reticència dels mijos científics europeus per a acceptar les seues idees pero finalment la Real Societat de Londres ho va premiar en la Medalla Copley en 1841 i l'Universitat de Munich li va otorgar la càtedra de Física en 1849.[4]
En 1840 va estudiar els destorbament sonors en el camp de l'acústica fisiològica (llei de Ohm-Helmholtz) i a partir de 1852 va centrar la seua activitat en els estudis de caràcter òptic, en especial en els fenomens d'interferència.
Experiments i artículs publicats
[editar | editar còdic]
Anys ans que Ohm enunciara la seua llei, atres científics havien realisat experiments en la corrent elèctrica i la tensió. Destaca el cas del britànic Henry Cavendish, que va experimentar en la botella de Leyden en 1781 pero no va aplegar a publicar les seues conclusions, fins que casi 100 anys despuix, en 1879, James Clerk Maxwell les va publicar.[4]
En l'actualitat disponem de molts instruments que nos permeten medir en precisió la tensió (voltage) i la corrent elèctrica pero en el XIX molts dispositius, tals com la pila Daniell i la pila de artesa, no estaven disponibles. Els aparats que medien la tensió i la corrent de l'época no eren suficients per a obtindre llectures precises per al desenroll de la fòrmula que Georg S. Ohm volia obtindre.
És per això per lo que Ohm, per mig dels descobriments que atres investigadors varen realisar anteriorment, va crear i va modificar dispositius ya fabricats per a portar a terme els seus experiments. La balança de torsió de Coulomb és un d'estos aparats; va ser descrit per Ohm en el seu artícul «Vorläufige Anzeige dones Gesetzes, nach welchem Metalle die Contactelectricität leiten», publicat en 1825 en els Anals de la Física. Ohm va incloure en la balança una barra magnètica gràcies als alvanços d'Hans Christian Ørsted, que en 1819 va descobrir que un cable conductor pel que fluïa una corrent elèctrica desviava una agulla magnètica situada en les seues proximitats. En açò i varis cables de distintes llongituts i gruixa, una pila voltaica i recipients de mercuri, va poder crear un circuit en el que buscava relacionar matemàticament la disminució de la força electromagnètica creada per una corrent que fluïx per un cable i la llongitut de dit cable.[4]
Per mig d'este circuit va aplegar a trobar una expressió que representava correctament totes les senyes obtingudes:
Esta relació la va posar en dubte el propi Georg Ohm; no obstant va ser la primera expressió documentada que li va dur a la seua relació entre la corrent , la tensió i la resistència d'un circuit: la llei de Ohm, publicada en 1827 en el seu artícul «El circuit galvànic, analisat matemàticament» («Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet»):[5]
Este últim artícul va rebre un acolliment tan fret que ho va impulsar a presentar la renúncia al seu càrrec de professor de matemàtiques en el colege jesuïta de Colónia. Finalment, en 1833 va acceptar una plaça en l'Escola Politècnica de Núremberg en la que va seguir investigant.
Anàlisis de circuits
[editar | editar còdic]L'importància d'esta llei residix que verifica la relació entre la diferència de potencial en borns d'una resistència o impedència, en general, i l'intensitat de corrent que circula al seu través. En ella es resolen numerosos problemes elèctrics no solament de la física i de l'indústria sino també de la vida diària com són els consum o les pèrdues en les instalacions elèctriques de les empreses i de les llars. També introduïx una nova forma per a obtindre la potència elèctrica, i per a calcular l'energia elèctrica utilisada en qualsevol suministrament elèctric des de les centrals elèctriques als consumidors. La llei és necessària, per eixemple, per a determinar qué valor deu tindre una resistència a incorporar en un circuit elèctric en la finalitat de que este funcione en el millor rendiment.
Diagrama de la llei de Ohm
[editar | editar còdic]
En un diagrama es mostren les tres formes de relacionar les magnituts físiques que intervenen en la llei de Ohm, , i .
V= Diferència de Potencial elèctric o força electromotriz “terme de l'antiga escola” (Volts “V”).
I= Intensitat de Corrent elèctrica (Amperes “Amp.”)
R= Resistència Elèctrica (Ohms “Ω”)[6]
L'elecció de la fòrmula a utilisar dependrà del context en el que s'aplique. Per eixemple, si es tracta de la curva característica I-V d'un dispositiu elèctric com un calefactor, s'escriuria com: I = V/R. Si es tracta de calcular la tensió V en borns d'una resistència R per la que circula una corrent I, l'aplicació de la llei seria: V= R I. També és possible calcular la resistència R que oferix un conductor que té una tensió V entre els seus borns i pel que circula una corrent I, aplicant la fòrmula R = V/ I.
Una forma mnemotècnica més senzilla de recordar les relacions entre les magnituts que intervenen en la llei de Ohm és el cridat "triàngul de la llei de Ohm": per a conéixer el valor d'una d'estes magnituts, es tapa la lletra corresponent en el triàngul i les dos lletres que queden indiquen la seua relació (tenint en conte que les que estan una al costat d'una atra es multipliquen, i quan queden una damunt de l'atra es dividixen com en un operador matemàtic comú).
Circuits en senyals variables en el temps
[editar | editar còdic]En els circuits d'alterna senoidal, a partir del concepte d'impedència, s'ha generalisat esta llei, donant lloc a l'anomenada llei de Ohm per a circuits recorreguts per corrent alterna, que indica:[7]
sent correspon al fasor corrent, al fasor tensió i a l'impedència.
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ Tipler, Mosca y Casas-Vázquez, 2010, p. 845.
- ↑ Skilling, 1980, p. 23.
- ↑ Olivier Darrigol, Electrodynamics from Ampère to Einstein, p.70, Oxford University Press, 2000 ISBN 0-19-850594-9.
- ↑ 4,0 4,1 4,2 (1913).Popular Science Monthly.The Science Press.New York:83
- 599-614.Consultat el 1 de juny de 2014.
- ↑ «Resistor Color Code» (en anglés). Archivat des d'el original, el 1 de juliol de 2014. Consultat el 19 de maig de 2014.
- ↑ «seus-secrets La llei de Ohm i els seus secrets».
- ↑ Sobrevila, 2009, p. 214.
- Este artícul conté una traducció derivada de «Ley de Ohm» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.