دل نوشته ها ی نقش و آموزش ریاضی  

قانون اهم فرمولی است که برای محاسبه رابطه بین ولتاژ، جریان و مقاومت در یک مدار الکتریکی استفاده می شود.

برای دانشجویان رشته الکترونیک، قانون اهم (E = IR) به همان اندازه مهم است که معادله نسبیت انیشتین (E = mc²) برای فیزیکدانان اهمیت دارد.

E = I x R

وقتی املای آن مشخص شود، به معنای ولتاژ = جریان x مقاومت ، یا ولت = آمپر x اهم ، یا V = A x Ω است.

قانون اهم که به نام فیزیکدان آلمانی گئورگ اهم (1789-1854) نامگذاری شده است، به کمیت های کلیدی موجود در مدارها می پردازد:

اگر دو عدد از این مقادیر شناخته شده باشد، تکنسین ها می توانند قانون اهم را برای محاسبه عدد سوم دوباره پیکربندی کنند. فقط هرم را به صورت زیر تغییر دهید:

اگر ولتاژ (E) و جریان (I) را بدانید و می‌خواهید مقاومت (R) را بدانید، R را در هرم X بردارید و معادله باقی‌مانده را محاسبه کنید (هرم اول یا سمت چپ را در بالا ببینید).

توجه: مقاومت را نمی توان در یک مدار عملیاتی اندازه گیری کرد، بنابراین قانون اهم مخصوصاً زمانی مفید است که نیاز به محاسبه داشته باشد. به جای قطع کردن مدار برای اندازه گیری مقاومت، یک تکنسین می تواند R را با استفاده از تغییر قانون اهم بالا تعیین کند.

حال، اگر ولتاژ (E) و مقاومت (R) را بدانید و می‌خواهید جریان (I) را بدانید، I را خارج کنید و دو علامت باقی‌مانده را محاسبه کنید (به هرم میانی بالا مراجعه کنید).

و اگر جریان (I) و مقاومت (R) را بدانید و می‌خواهید ولتاژ (E) را بدانید، نیمه‌های پایینی هرم را ضرب کنید (به هرم سوم یا انتهای سمت راست بالا مراجعه کنید).

چند محاسبات نمونه را بر اساس یک مدار سری ساده، که شامل تنها یک منبع ولتاژ (باتری) و مقاومت (نور) است، امتحان کنید. در هر مثال دو مقدار مشخص است. از قانون اهم برای محاسبه سوم استفاده کنید.

مثال 1: ولتاژ (E) و مقاومت (R) شناخته شده است.

جریان در مدار چقدر است؟

I = E/R = 12V/6Ω = 2A

مثال 2: ولتاژ (E) و جریان (I) مشخص است.

مقاومت ایجاد شده توسط لامپ چقدر است؟

R = E/I = 24V/6A = 4Ω

مثال 3: جریان (I) و مقاومت (R) شناخته شده است. ولتاژ چیست؟

ولتاژ در مدار چقدر است؟

E = I x R = (5A)(8Ω) = 40 V

هنگامی که اهم فرمول خود را در سال 1827 منتشر کرد، یافته کلیدی او این بود که مقدار جریان الکتریکی که از یک هادی می گذرد با ولتاژ اعمال شده بر آن نسبت مستقیم دارد. به عبارت دیگر، یک ولت فشار لازم است تا یک آمپر جریان را از یک اهم مقاومت عبور دهد.

چه چیزی را با استفاده از قانون اهم تأیید کنیم

قانون اهم را می توان برای تأیید مقادیر استاتیک اجزای مدار، سطوح جریان، منابع ولتاژ و افت ولتاژ استفاده کرد. برای مثال، اگر یک ابزار آزمایشی اندازه‌گیری جریان بالاتر از حد معمول را تشخیص دهد، می‌تواند به این معنی باشد که مقاومت کاهش یافته یا ولتاژ افزایش یافته است و باعث ایجاد وضعیت ولتاژ بالا می‌شود. این می تواند نشان دهنده مشکل منبع یا مدار باشد.

در مدارهای جریان مستقیم (dc)، اندازه گیری جریان کمتر از حد معمول می تواند به این معنی باشد که ولتاژ کاهش یافته یا مقاومت مدار افزایش یافته است. دلایل احتمالی افزایش مقاومت اتصالات ضعیف یا شل، خوردگی و/یا قطعات آسیب دیده است.

بارهای درون یک مدار از جریان الکتریکی می کشند. بارها می توانند هر نوع جزء باشند: دستگاه های الکتریکی کوچک، رایانه ها، لوازم خانگی یا یک موتور بزرگ. بیشتر این اجزا (بارها) دارای یک پلاک نام یا برچسب اطلاعاتی هستند. این پلاک ها گواهی ایمنی و چندین شماره مرجع را ارائه می دهند.

تکنسین ها برای یادگیری مقادیر استاندارد ولتاژ و جریان به پلاک های اسم روی قطعات مراجعه می کنند. در طول آزمایش، اگر تکنسین‌ها متوجه شوند که مقادیر متعارف روی مولتی‌مترهای دیجیتال یا گیره‌سنج‌هایشان ثبت نمی‌شود، می‌توانند از قانون اهم برای تشخیص اینکه کدام قسمت از مدار در حال تزلزل است استفاده کنند و از این طریق تعیین کنند که مشکل کجاست.

مدارها مانند همه مواد از اتم ساخته شده اند. اتم ها از ذرات زیر اتمی تشکیل شده اند:

• پروتون ها (با بار الکتریکی مثبت)
• نوترون (بدون شارژ)
• الکترون ها (با بار منفی)

اتم ها توسط نیروهای جاذبه بین هسته اتم و الکترون های موجود در لایه بیرونی آن به هم متصل می مانند. وقتی تحت تأثیر ولتاژ قرار می گیرند، اتم های یک مدار شروع به اصلاح می کنند و اجزای آنها پتانسیل جذبی را اعمال می کنند که به عنوان اختلاف پتانسیل شناخته می شود. الکترون‌های شل که متقابلاً جذب می‌شوند به سمت پروتون‌ها حرکت می‌کنند و جریانی از الکترون‌ها ( جریان ) ایجاد می‌کنند. هر ماده ای در مدار که این جریان را محدود کند مقاومت در نظر گرفته می شود .

برای تمرین بروید به 

https://demonstrations.wolfram.com/OhmsLaw/