Das Gesetz des Ohms stellt fest, dass der Strom durch einen Leiter zwischen zwei Punkten zum potenziellen Unterschied über die zwei Punkte direkt proportional ist. Die Konstante der Proportionalität, des Widerstands einführend, kommt man in die übliche mathematische Gleichung an, die diese Beziehung beschreibt:

:

wo ich der Strom durch den Leiter in Einheiten von Ampere bin, V ist der potenzielle Unterschied, der über den Leiter in Einheiten von Volt gemessen ist, und R ist der Widerstand des Leiters in Einheiten von Ohm. Mehr spezifisch stellt das Gesetz des Ohms fest, dass der R in dieser Beziehung unveränderlich, des Stroms unabhängig ist.

Das Gesetz wurde nach dem deutschen Physiker Georg Ohm genannt, der, in einer Abhandlung 1827, beschriebene Maße der angewandten Stromspannung und des Stroms durch einfache elektrische Stromkreise veröffentlicht hat, die verschiedene Längen der Leitung enthalten. Er hat eine ein bisschen kompliziertere Gleichung präsentiert als diejenige oben (sieh Geschichtsabteilung unten), seine experimentellen Ergebnisse zu erklären. Die obengenannte Gleichung ist die moderne Form des Gesetzes von Ohm.

In der Physik wird das Begriff-Ohm-Gesetz auch verwendet, um sich auf verschiedene Generalisationen des durch das Ohm ursprünglich formulierten Gesetzes zu beziehen. Das einfachste Beispiel davon ist:

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wo J die aktuelle Dichte an einer gegebenen Position in einem widerspenstigen Material ist, ist E das elektrische Feld an dieser Position, und σ ist ein materieller abhängiger Parameter, hat das Leitvermögen genannt. Diese neue Darlegung des Gesetzes des Ohms ist wegen Gustav Kirchhoffs.

Spielraum

Das Gesetz des Ohms ist ein empirisches Gesetz, eine Generalisation von vielen Experimenten, die gezeigt haben, dass Strom zum elektrischen Feld für die meisten Materialien ungefähr proportional ist. Es ist weniger grundsätzlich als die Gleichungen von Maxwell und wird nicht immer gefolgt. Jedes gegebene Material wird unter einem genug starken elektrischen Feld zusammenbrechen, und einige Materialien von Interesse in der Elektrotechnik sind "non-ohmic" unter schwachen Feldern.

Das Gesetz des Ohms ist auf einer breiten Reihe von Länge-Skalen beobachtet worden. Am Anfang des 20. Jahrhunderts wurde es gedacht, dass das Gesetz des Ohms an der Atomskala scheitern würde, aber Experimente haben diese Erwartung nicht unterstützt. Bezüglich 2012 haben Forscher demonstriert, dass das Gesetz des Ohms für Silikonleitungen mindestens vier Atome breit, und ein Atom hoch arbeitet.

Mikroskopische Ursprünge

Die Abhängigkeit der aktuellen Dichte auf dem angewandten elektrischen Feld ist im Wesentlichen in der Natur mechanisches Quant; (sieh Klassisch und Quant-Leitvermögen.) Eine qualitative Beschreibung, die zum Gesetz des Ohms führt, kann auf die klassische Mechanik mit dem Modell von Drude basieren, das von Paul Drude 1900 entwickelt ist.

Das Drude Modell behandelt Elektronen (oder andere Anklage-Transportunternehmen) wie Flipperspiele, die zwischen den Ionen springen, die die Struktur des Materials zusammensetzen. Elektronen werden in der entgegengesetzten Richtung zum elektrischen Feld durch das durchschnittliche elektrische Feld an ihrer Position beschleunigt. Mit jeder Kollision aber wird das Elektron in einer zufälligen Richtung mit einer Geschwindigkeit abgelenkt, die viel größer ist als die durch das elektrische Feld gewonnene Geschwindigkeit. Das Nettoergebnis besteht darin, dass Elektronen einen zickzackförmigen Pfad wegen der Kollisionen nehmen, aber allgemein in einer Richtung treiben, die dem elektrischen Feld entgegensetzt.

Die Antrieb-Geschwindigkeit bestimmt dann die Dichte des elektrischen Stroms und seine Beziehung zu E und ist der Kollisionen unabhängig. Drude hat die durchschnittliche Antrieb-Geschwindigkeit von p = e'Eτ berechnet, wo p der durchschnittliche Schwung ist, ist e die Anklage des Elektrons, und τ ist die durchschnittliche Zeit zwischen den Kollisionen. Seitdem sind sowohl der Schwung als auch die aktuelle Dichte zur Antrieb-Geschwindigkeit proportional, die aktuelle Dichte wird proportional zum angewandten elektrischen Feld; das führt zum Gesetz des Ohms.

Hydraulische Analogie

Eine hydraulische Analogie wird manchmal verwendet, um das Gesetz des Ohms zu beschreiben. Wasserdruck, der durch pascals (oder PSI) gemessen ist, ist das Analogon der Stromspannung, weil das Herstellen eines Wasserdruck-Unterschieds zwischen zwei Punkten entlang einer (horizontalen) Pfeife Wasser veranlasst zu fließen. Wasserdurchfluss, als in Litern pro Sekunde, ist das Analogon des Stroms, als in Ampere-Sekunden pro Sekunde. Schließlich hat Fluss restrictors — wie Öffnungen in Pfeifen zwischen Punkten gelegt, wo der Wasserdruck gemessen wird — sind das Analogon von Widerständen. Wir sagen, dass die Rate von Wasser durch eine Öffnung restrictor fließt, ist zum Unterschied im Wasserdruck über den restrictor proportional. Ähnlich ist die Rate des Flusses der elektrischen Anklage, d. h. des elektrischen Stroms, durch einen elektrischen Widerstand zum Unterschied in der über den Widerstand gemessenen Stromspannung proportional.

Fluss und Druck-Variablen können im Flüssigkeitsströmungsnetz mit dem Gebrauch der hydraulischen Ohm-Analogie berechnet werden. Die Methode kann angewandt werden, um sowohl fest zu werden, als auch Situationen der unbeständigen Strömungen. Im geradlinigen Laminar-Fluss-Gebiet beschreibt das Gesetz von Poiseuille den hydraulischen Widerstand einer Pfeife, aber im unruhigen Fluss-Gebiet werden die Beziehungen des Druck-Flusses nichtlinear.

Die hydraulische Analogie zum Gesetz des Ohms ist zum Beispiel verwendet worden, um Blut näher zu kommen, fließen durch das Kreislaufsystem.

Stromkreis-Analyse

In der Stromkreis-Analyse werden drei gleichwertige Ausdrücke des Gesetzes des Ohms austauschbar verwendet:

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Jede Gleichung wird von einigen Quellen als die Definieren-Beziehung des Gesetzes des Ohms, angesetzt

oder alle drei werden angesetzt, oder aus einer proportionalen Form, abgeleitet

oder sogar gerade können die zwei, die der ursprünglichen Behauptung des Ohms nicht entsprechen, manchmal gegeben werden.

Die Auswechselbarkeit der Gleichung kann durch ein Dreieck vertreten werden, wohin V (Stromspannung) auf der Spitzenabteilung gelegt wird, wird ich (Strom) zur linken Abteilung gelegt, und der R (Widerstand) wird nach rechts gelegt. Die Linie, die den verlassenen und die richtigen Abteilungen teilt, zeigt Multiplikation an, und der Teiler zwischen der Spitze und den untersten Abteilungen zeigt Abteilung (folglich die Abteilungsbar) an.

Widerspenstige Stromkreise

Widerstände sind Stromkreis-Elemente, die den Durchgang der elektrischen Anklage in Übereinstimmung mit dem Gesetz des Ohms behindern und entworfen werden, um einen spezifischen Widerstand-Wert R zu haben. In einem schematischen Diagramm wird der Widerstand als ein zickzackförmiges Symbol gezeigt. Ein Element (Widerstand oder Leiter), der sich gemäß dem Gesetz des Ohms über eine Betriebsreihe benimmt, wird ein ohmic Gerät genannt (oder ein ohmic Widerstand), weil das Gesetz des Ohms und ein einzelner Wert für den Widerstand genügen, um das Verhalten des Geräts über diese Reihe zu beschreiben.

Das Gesetz des Ohms hält für Stromkreise, die nur widerspenstige Elemente (keine Kapazität oder Induktanz) für alle Formen des Fahrens der Stromspannung oder des Stroms, unabhängig davon enthalten, ob die Fahrstromspannung oder der Strom (Gleichstrom) oder Zeitverändern wie AC unveränderlich sind. In jedem Moment der Zeit ist das Gesetz des Ohms für solche Stromkreise gültig.

Widerstände, die der Reihe nach oder in der Parallele sind, können zusammen in einen einzelnen "gleichwertigen Widerstand" gruppiert werden, um das Gesetz des Ohms im Analysieren des Stromkreises anzuwenden. Diese Anwendung des Gesetzes des Ohms wird mit Beispielen in "" auf wikiHow illustriert.

Reaktive Stromkreise mit zeitändernden Signalen

Wenn reaktive Elemente wie Kondensatoren, Induktoren oder Übertragungslinien an einem Stromkreis beteiligt werden, auf den AC oder zeitändernde Stromspannung oder Strom angewandt werden, wird die Beziehung zwischen Stromspannung und Strom die Lösung einer Differenzialgleichung, so gilt das Gesetz des Ohms (wie definiert, oben) nicht direkt, da diese Form nur Widerstände enthält, die Wert R, nicht komplizierte Scheinwiderstände haben, die Kapazität ("C") oder Induktanz ("L") enthalten können.

Gleichungen für das Zeit-Invariant AC Stromkreise nehmen dieselbe Form wie das Gesetz des Ohms, jedoch, die Variablen an, werden zu komplexen Zahlen und dem Strom verallgemeinert, und Stromspannungswellenformen sind komplizierter exponentials.

In dieser Annäherung, einer Stromspannung oder aktueller Wellenform nimmt die Form an, wo t Zeit ist, ist s ein komplizierter Parameter, und A ist ein komplizierter Skalar. In jedem geradlinigen Zeit-Invariant System können alle Ströme und Stromspannungen mit demselben s Parameter wie der Eingang zum System ausgedrückt werden, dem zeitändernden komplizierten Exponentialbegriff erlaubend, und das System beschrieben algebraisch in Bezug auf die komplizierten Skalare im Strom und den Stromspannungswellenformen annulliert zu werden.

Die komplizierte Generalisation des Widerstands ist Scheinwiderstand, gewöhnlich hat Z angezeigt; es kann das für einen Induktor, gezeigt werden

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und für einen Kondensator,

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Wir können jetzt, schreiben

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wo V und ich die komplizierten Skalare in der Stromspannung und dem Strom beziehungsweise bin und Z der komplizierte Scheinwiderstand ist.

Diese Form des Gesetzes des Ohms, mit Z Einnahme des Platzes von R, verallgemeinert die einfachere Form. Wenn Z kompliziert ist, ist nur der echte Teil dafür verantwortlich, Hitze zu zerstreuen.

Im allgemeinen AC Stromkreis ändert sich Z stark mit dem Frequenzparameter s, und also auch wird die Beziehung zwischen Stromspannung und Strom.

Für den allgemeinen Fall eines unveränderlichen sinusoid wird der s Parameter genommen, um, entsprechend einem Komplex sinusoid zu sein. Die echten Teile solchen komplizierten Stroms und Stromspannungswellenformen beschreiben die wirklichen sinusförmigen Ströme und Stromspannungen in einem Stromkreis, der in verschiedenen Phasen wegen der verschiedenen komplizierten Skalare sein kann.

Geradlinige Annäherungen

Das Gesetz des Ohms ist eine der grundlegenden in der Analyse von elektrischen Stromkreisen verwendeten Gleichungen. Es gilt sowohl für Metallleiter als auch für Stromkreis-Bestandteile für dieses Verhalten spezifisch gemachte (Widerstände). Beide sind in der Elektrotechnik allgegenwärtig. Materialien und Bestandteile, die dem Gesetz des Ohms folgen, werden als "ohmic" beschrieben, was bedeutet, dass sie denselben Wert für den Widerstand (R = V/I) unabhängig vom Wert von V oder ich erzeugen, der angewandt werde, und ob die angewandte Stromspannung oder der Strom Gleichstrom (direkter Strom) entweder der positiven oder negativen Widersprüchlichkeit oder AC (Wechselstrom) sind.

In einem wahren ohmic Gerät wird derselbe Wert des Widerstands von R = V/I unabhängig vom Wert der angewandten Stromspannung V berechnet. D. h. das Verhältnis von V/I ist unveränderlich, und wenn Strom als eine Funktion der Stromspannung geplant wird, ist die Kurve (eine Gerade) geradlinig. Wenn Stromspannung zu einem Wert V gezwungen wird, dann diese Stromspannung V geteilt durch den gemessenen Strom werde ich R gleichkommen. Oder wenn der Strom zu einem Wert I gezwungen wird, dann die gemessene Stromspannung V geteilt durch diesen Strom bin ich auch R. Seit dem Anschlag von bin mir gegen V eine Gerade, dann ist es auch wahr, dass für jeden Satz von zwei verschiedenen Stromspannungen V und V angewandt über ein gegebenes Gerät des Widerstands R, Ströme I = V/R und ich = V/R erzeugend, dass das Verhältnis (V-V) / (I-I) auch eine R gleiche Konstante ist. Der Maschinenbediener "Delta" (Δ) wird verwendet, um einen Unterschied in einer Menge zu vertreten, so können wir ΔV = V-V und ΔI = I-I schreiben. Zusammenstellung, für irgendwelchen aufrichtig ohmic Gerät, das Widerstand R, V/I = ΔV/ΔI = R für jede angewandte Stromspannung oder Strom oder für den Unterschied zwischen jedem Satz von angewandten Stromspannungen oder Strömen hat.

Es, gibt jedoch, Bestandteile von elektrischen Stromkreisen, die dem Gesetz des Ohms nicht folgen; d. h. ihre Beziehung zwischen Strom und Stromspannung (ihre I-V-Kurve) ist (oder non-ohmic) nichtlinear. Ein Beispiel ist die p-n Verbindungspunkt-Diode (Kurve am Recht). Wie gesehen, in der Zahl nimmt der Strom geradlinig mit der gewandten Stromspannung für eine Diode nicht zu. Man kann einen Wert des Stroms (I) für einen gegebenen Wert der angewandten Stromspannung (V) von der Kurve, aber nicht aus dem Gesetz des Ohms bestimmen, da der Wert "des Widerstands" als eine Funktion der angewandten Stromspannung nicht unveränderlich ist. Weiter nimmt der Strom nur bedeutsam zu, wenn die angewandte Stromspannung positiv, nicht negativ ist. Der Verhältnis-V/I für einen Punkt entlang der nichtlinearen Kurve wird manchmal das statische, oder chordal, oder Gleichstrom, Widerstand genannt, aber wie gesehen, in der Zahl der Wert von ganzen V über die Summe ändere ich mich abhängig vom besonderen Punkt entlang der nichtlinearen Kurve, die gewählt wird. Das bedeutet, dass der "Gleichstrom-Widerstand" V/I an einem Punkt auf der Kurve nicht dasselbe als ist, was durch die Verwendung eines AC-Signals bestimmt würde, das Maximalumfang ΔV Volt oder ΔI Ampere hat, die an diesem demselben Punkt entlang der Kurve in den Mittelpunkt gestellt sind und ΔV/ΔI messend. Jedoch, in einigen Diode-Anwendungen, ist das auf das Gerät angewandte AC-Signal klein, und es ist möglich, den Stromkreis in Bezug auf das dynamische, das kleine Signal oder den zusätzlichen Widerstand, definiert als derjenige über den Hang der V-I-Kurve am durchschnittlichen Wert (Gleichstrom-Betriebspunkt) der Stromspannung (d. h. ein über die Ableitung des Stroms in Bezug auf die Stromspannung) zu analysieren. Für genug kleine Signale erlaubt der dynamische Widerstand dem kleinen Gesetzsignalwiderstand des Ohms, als etwa ein über den Hang einer Linie gezogen tangential zur V-I-Kurve am Gleichstrom-Betriebspunkt berechnet zu werden.

Temperatureffekten

Das Gesetz des Ohms ist manchmal als festgesetzt worden, "für einen Leiter in einem gegebenen Staat ist die elektromotorische Kraft zum erzeugten Strom proportional." D. h. dass sich der Widerstand, das Verhältnis der angewandten elektromotorischen Kraft (oder Stromspannung) zum Strom, "mit der aktuellen Kraft nicht ändern." Der Qualifikator "in einem gegebenen Staat" wird gewöhnlich als Bedeutung "bei einer unveränderlichen Temperatur interpretiert," da der spezifische Widerstand von Materialien gewöhnlich Temperaturabhängiger ist. Weil die Leitung des Stroms mit der Ohmschen Heizung des Leiten-Körpers gemäß dem ersten Gesetz des Joules verbunden ist, kann sich die Temperatur eines Leiten-Körpers ändern, wenn es einen Strom trägt. Die Abhängigkeit des Widerstands auf der Temperatur lässt deshalb Widerstand vom Strom in einer typischen experimentellen Einstellung abhängen, das Gesetz in dieser Form schwierig machend, direkt nachzuprüfen. Maxwell und andere haben mehrere Methoden ausgearbeitet, das Gesetz experimentell 1876 zu prüfen, kontrollierend, um Effekten zu heizen.

Beziehung, um Leitungen zu heizen

Der Grundsatz des Ohms sagt den Fluss der elektrischen Anklage (d. h. Strom) in elektrischen Leitern, wenn unterworfen, dem Einfluss von Stromspannungsunterschieden voraus; der Grundsatz von Jean-Baptiste-Joseph Fourier sagt den Fluss der Hitze in Hitzeleitern, wenn unterworfen, dem Einfluss von Temperaturunterschieden voraus.

Dieselbe Gleichung beschreibt beide Phänomene, die Variablen der Gleichung, die verschiedene Bedeutungen in den zwei Fällen übernehmen. Spezifisch eine Hitzeleitung (Fourier) lösend, löst das Problem mit der Temperatur (das Fahren "Kraft") und Fluss der Hitze (die Rate des Flusses der gesteuerten "Menge", d. h. Hitzeenergie) Variablen auch eine analoge elektrische Leitfähigkeit (Ohm) Problem, das elektrisches Potenzial (das Fahren "Kraft") und elektrischer Strom (die Rate des Flusses der gesteuerten "Menge", d. h. Anklage) Variablen hat.

Die Basis der Arbeit von Fourier war seine klare Vorstellung und Definition des Thermalleitvermögens. Er hat angenommen, dass, alle sonst dasselbe zu sein, der Fluss der Hitze zum Anstieg der Temperatur ausschließlich proportional ist. Obwohl zweifellos wahr, für kleine Temperaturanstiege wird ausschließlich proportionales Verhalten verloren, wenn echte Materialien (z.B, die ein Thermalleitvermögen haben, das eine Funktion der Temperatur ist), großen Temperaturanstiegen unterworfen werden.

Eine ähnliche Annahme wird in der Behauptung des Gesetzes des Ohms gemacht: Andere Dinge, die ähnlich sind, die Kraft des Stroms an jedem Punkt ist zum Anstieg des elektrischen Potenzials proportional. Die Genauigkeit der Annahme, dass Fluss zum Anstieg proportional ist, wird mit modernen Maß-Methoden für den elektrischen Fall mehr sogleich geprüft als für den Hitzefall.

Andere Versionen

Das Gesetz des Ohms, in der Form oben, ist eine äußerst nützliche Gleichung im Feld der elektrischen/elektronischen Technik, weil es beschreibt, wie Stromspannung, Strom und Widerstand auf einem "makroskopischen" Niveau, d. h. allgemein als Stromkreis-Elemente in einem elektrischen Stromkreis zueinander in Beziehung gebracht werden. Physiker, die die elektrischen Eigenschaften der Sache am mikroskopischen Niveau studieren, verwenden eine nah zusammenhängende und allgemeinere Vektor-Gleichung, manchmal auch gekennzeichnet als das Gesetz des Ohms, Variablen habend, die nah mit den V, mir und R Skalarvariablen des Gesetzes des Ohms verbunden sind, aber die jeder Funktionen der Position innerhalb des Leiters sind. Physiker verwenden häufig diese Kontinuum-Form des Gesetzes des Ohms:

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\mathbf {E} = \rho \mathbf {J }\

</Mathematik>

wo "E" der elektrische Feldvektor mit Einheiten von Volt pro Meter ist (analog "V" des Gesetzes des Ohms, das Einheiten von Volt hat), ist "J" der aktuelle Dichte-Vektor mit Einheiten von Ampere pro Einheitsgebiet (analog "mir" des Gesetzes des Ohms, das Einheiten von Ampere hat), und "ρ" (griechischer "rho") der spezifische Widerstand mit Einheiten des Ohms ist · Meter (analog "R" des Gesetzes des Ohms, das Einheiten von Ohm hat). Die obengenannte Gleichung wird manchmal als J = E geschrieben, wo "σ" (griechisches "Sigma") das Leitvermögen ist, das das Gegenstück von ρ ist.

Der potenzielle Unterschied zwischen zwei Punkten wird als definiert:

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mit dem Element des Pfads entlang der Integration des elektrischen Feldvektoren E. Wenn das angewandte E Feld gleichförmig und entlang dem Leiter, wie gezeigt, in der Zahl, dann orientiert ist, die Stromspannung V in der üblichen Tagung definierend, in der Richtung zum Feld entgegengesetzt zu sein (sieh Zahl), und mit dem Verstehen, dass die Stromspannung V unterschiedlich über die Länge des Leiters gemessen wird, der uns erlaubt, das Δ Symbol fallen zu lassen, nimmt die obengenannte Vektor-Gleichung zur Skalargleichung ab:

:

Da das E Feld in der Richtung auf die Leitungslänge für einen Leiter gleichförmig ist, der gleichförmig konsequenten spezifischen Widerstand ρ hat, wird die aktuelle Dichte J auch in jeder Querschnittsfläche gleichförmig und in der Richtung auf die Leitungslänge orientiert sein, so können wir schreiben:

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Das Ersetzen der obengenannten 2 Ergebnisse (für E und J beziehungsweise) in die am Anfang dieser Abteilung gezeigte Kontinuum-Form:

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Der elektrische Widerstand eines gleichförmigen Leiters wird in Bezug auf den spezifischen Widerstand gegeben durch:

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wo l die Länge des Leiters in SI-Einheiten von Metern ist, der Querschnittsfläche zu sein (für eine runde Leitung = πr, wenn r Radius ist) in Einheiten von Metern quadratisch gemacht, und ρ der spezifische Widerstand in Einheiten des Ohms ist · Meter.

Nach dem Ersatz von R von der obengenannten Gleichung in die Gleichung, die ihm vorangeht, nimmt die Kontinuum-Form des Gesetzes des Ohms für ein gleichförmiges Feld (und gleichförmige aktuelle Dichte) orientiert entlang dem Leiter zur vertrauteren Form ab:

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Ein vollkommenes Kristallgitter, mit niedrig genug Wärmebewegung und keinen Abweichungen von der periodischen Struktur, würde keinen spezifischen Widerstand haben, aber ein echtes Metall hat crystallographic Defekte, Unreinheiten, vielfache Isotope und Wärmebewegung der Atome. Elektronstreuung von allen von diesen, auf Widerstand gegen ihren Fluss hinauslaufend.

Die komplizierteren verallgemeinerten Formen des Gesetzes des Ohms sind für die kondensierte Sache-Physik wichtig, die die Eigenschaften der Sache und, insbesondere seine elektronische Struktur studiert. In breiten Begriffen fallen sie unter dem Thema von bestimmenden Gleichungen und der Theorie von Transportkoeffizienten.

Magnetische Effekten

Wenn ein AußenB-Feld da ist und der Leiter nicht beruhigt ist, aber sich an der Geschwindigkeit v bewegt, dann muss ein Extrabegriff hinzugefügt werden, um für den Strom verantwortlich zu sein, der durch die Kraft von Lorentz auf den Anklage-Transportunternehmen veranlasst ist.

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Im Rest-Rahmen des bewegenden Leiters steigt dieser Begriff weil v = 0 aus. Es gibt keinen Widerspruch, weil sich das elektrische Feld im Rest-Rahmen vom E-Feld im Laboratorium-Rahmen unterscheidet: E '= E + v×B.

Elektrische und magnetische Felder sind relativ, sehen Lorentz sich verwandeln.

Wenn der Strom J abwechselt, weil sich die angewandte Stromspannung oder das E-Feld rechtzeitig ändern, dann muss Reaktanz zum Widerstand hinzugefügt werden, um für Selbstinduktanz verantwortlich zu sein, sieh elektrischen Scheinwiderstand. Die Reaktanz kann stark sein, wenn die Frequenz hoch ist oder der Leiter aufgerollt wird.

Sieh Saal-Wirkung für eine andere Implikation eines magnetischen Feldes.

Geschichte

Im Januar 1781, vor der Arbeit von Georg Ohm, hat Henry Cavendish mit Gläsern von Leyden und Glastuben des unterschiedlichen Diameters und der mit der Salz-Lösung gefüllten Länge experimentiert. Er hat den Strom gemessen, indem er bemerkt hat, wie stark ein Stoß er sich gefühlt hat, als er den Stromkreis mit seinem Körper vollendet hat. Cavendish hat geschrieben, dass sich die "Geschwindigkeit" (Strom) direkt als der "Grad der Elektrifizierung" (Stromspannung) geändert hat. Er hat seine Ergebnisse anderen Wissenschaftlern zurzeit nicht mitgeteilt, und seine Ergebnisse waren unbekannt, bis Maxwell sie 1879 veröffentlicht hat.

Ohm hat seine Arbeit am Widerstand in den Jahren 1825 und 1826 getan, und hat seine Ergebnisse 1827 veröffentlicht, als das Buch galvanische Kette, mathematisch bearbeitet (Der galvanische Stromkreis untersucht mathematisch) Stirbt.

Er hat beträchtliche Inspiration von der Arbeit von Fourier an der Hitzeleitung in der theoretischen Erklärung seiner Arbeit gezogen. Für Experimente hat er am Anfang Voltaic-Stapel verwendet, aber hat später ein Thermoelement verwendet, weil das eine stabilere Stromspannungsquelle in Bezug auf den inneren Widerstand und unveränderlichen potenziellen Unterschied zur Verfügung gestellt hat. Er hat ein Galvanometer verwendet, um Strom zu messen und hat gewusst, dass die Stromspannung zwischen den Thermoelement-Terminals zur Verbindungspunkt-Temperatur proportional war. Er hat dann Testleitungen der unterschiedlichen Länge, des Diameters und des Materials hinzugefügt, um den Stromkreis zu vollenden. Er hat gefunden, dass seine Daten durch die Gleichung modelliert werden konnten

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wo x das Lesen vom Galvanometer war, war l die Länge des Testleiters, ein abgehangener nur von der Thermoelement-Verbindungspunkt-Temperatur, und b war eine Konstante der kompletten Einstellung. Davon hat Ohm sein Gesetz der Proportionalität bestimmt und hat seine Ergebnisse veröffentlicht.

Das Gesetz des Ohms war wahrscheinlich von den frühen quantitativen Beschreibungen der Physik der Elektrizität am wichtigsten. Wir betrachten es fast als offensichtlich heute. Als Ohm zuerst seine Arbeit veröffentlicht hat, war das nicht der Fall; Kritiker haben auf seine Behandlung des Themas mit der Feindschaft reagiert. Sie haben seine Arbeit genannt ein "Web von nackten Fantasien" und dem deutschen Erziehungsminister hat öffentlich verkündigt, dass "ein Professor, der solche Ketzereien gepredigt hat, unwürdig war, um Wissenschaft zu unterrichten." Die vorherrschende wissenschaftliche Philosophie in Deutschland hat zurzeit behauptet, dass Experimente nicht durchgeführt zu werden brauchen, um ein Verstehen der Natur zu entwickeln, weil Natur so gut bestellt wird, und dass wissenschaftliche Wahrheiten durch das Denken allein abgeleitet werden können. Außerdem kämpfte der Bruder des Ohms Martin, ein Mathematiker, mit dem deutschen Bildungssystem. Diese Faktoren haben die Annahme der Arbeit des Ohms gehindert, und seine Arbeit ist weit akzeptiert bis zu den 1840er Jahren nicht geworden. Glücklich hat Ohm Anerkennung für seine Beiträge zur Wissenschaft erhalten, kurz bevor er gestorben ist.

In den 1850er Jahren war das Gesetz des Ohms als solcher bekannt, und wurde bewiesen, und Alternativen wie "das Gesetz von Barlow" bezweifelt in Bezug auf echte Anwendungen auf das Telegraf-Systemdesign, wie besprochen, von Samuel F. B. Morse 1855 weit betrachtet.

Während der alte Begriff für die elektrische Leitfähigkeit, der mho (das Gegenteil des Widerstand-Einheitsohms), noch gebraucht wird, wurde ein neuer Name, der siemens, 1971 angenommen, Ernst Werner von Siemens ehrend. Der siemens wird in formellen Zeitungen bevorzugt.

In den 1920er Jahren wurde es entdeckt, dass der Strom durch einen idealen Widerstand wirklich statistische Schwankungen hat, die von Temperatur abhängen, selbst wenn Stromspannung und Widerstand genau unveränderlich sind; diese Schwankung, die jetzt als Geräusch von Johnson-Nyquist bekannt ist, ist wegen der getrennten Natur der Anklage. Diese Thermalwirkung deutet an, dass Maße des Stroms und der Stromspannung, die genug kurze Zeitspannen übernommen werden, Verhältnisse von V/I nachgeben werden, die vom Wert von R einbezogen als Durchschnitt oder Ensemble-Durchschnitt des gemessenen Stroms schwanken; das Gesetz des Ohms bleibt richtig für den durchschnittlichen Strom im Fall von gewöhnlichen widerspenstigen Materialien.

Die Arbeit des Ohms ist lange den Gleichungen von Maxwell und jedem Verstehen von frequenzabhängigen Effekten in AC Stromkreisen vorangegangen. Moderne Entwicklungen in der elektromagnetischen Theorie und Stromkreis-Theorie widersprechen dem Gesetz des Ohms nicht, wenn sie innerhalb der passenden Grenzen bewertet werden.

Siehe auch

• Das Gesetz von Fick der Verbreitung

• ("Das Gesetz des Ohms für magnetics")
• Das Gesetz des Joules, P=EI
• Platte-Widerstand
• Der Lehrsatz von Thévenin
• Thermalgeräusch

Links

• John C. Shedd und Mayo D. Hershey, "Die Geschichte des Gesetzes des Ohms" gibt Populäre Wissenschaft, Dezember 1913, Seiten 599-614, Bonnier Corporation ISSN 0161-7370, die Geschichte der Untersuchungen des Ohms, vorheriger Arbeit, der falschen Gleichung des Ohms in der ersten Zeitung, Illustration des experimentellen Apparats des Ohms.
• Morton L. Schagrin, "Widerstand gegen das Gesetz des Ohms", amerikanische Zeitschrift der Physik, Juli 1963, Band 31, Ausgabe 7, Seiten 536-47. Erforscht die Begriffsänderung, die der experimentellen Arbeit des Ohms unterliegt.
• Kenneth L. Caneva, "Ohm, Georg Simon." Ganzes Wörterbuch der Wissenschaftlichen Lebensbeschreibung. 2008