قانون اهم چیست؟

ایجاد جریان در یک مدار الکتریکی نیاز به اختلاف پتانسیل دارد. یکی از وسایل تولید اختلاف پتانسیل، باتری است. 

جرج سایمون اهم در قرن نوزدهم با انجام آزمایش هایی دریافت که مقدار جریان در یک سیم رسانا متناسب با اختلاف پتانسیل اعمال شده به آن است:

(1) 

به عنوان مثال اگر اختلاف پتانسیل دو سر مداری (ساده) از 3 ولت به 6 ولت افزایش پیدا کند آن گاه جریان مدار دو برابر خواهد شد.

مقدار جریان تنها به مقدار ولتاژ بستگی ندارد بلکه تابعی از مقاومت سیم نیز می‌باشد. در مدار زیر باتری، آمپرسنج، مقاومت متغیّر و لامپ به صورت پی در پی به هم وصل شده ‏اند. با کلیک بر روی ـ اندازه مقاومت کاهش و با کلیک روی +اندازه مقاومت افزایش می یابد.

اگر اندازه مقاومت را کاهش دهید، شدت جریان چه تغییری می کند؟ شدت روشنایی لامپ چه تغییری می کند؟ اگر مقاومت خیلی کم شود، چه اتفاقی برای لامپ رخ می دهد؟

با توجّه به مشاهدات فوق، می توان نتیجه گرفت که هر چه مقاومت بیشتر باشد، جریان کمتری (با فرض ثابت بودن ولتاژ) از مدار عبور می‌کند.

برای تبدیل رابطه(1) از حالت تناسب به تساوی، باید از ضریب تناسب استفاده کرد. بنا به تعریف اندازه مقاومت بدین شکل تعریف می‌شود:

(2)

در این رابطه R مقاومت جسم، V اختلاف پتانسیل اعمال شده به مقاومت و I جریان عبوری از آن می‌باشد (بسیاری از فیزیکدان ها به رابطه (2) قانون نمی‌گویند بلکه آن را رابطه ای برای تعریف مقاومت می‌دانند).

مقاومتـ های بزرگ با واحد کیلواهـم ( ) و مـگـااهـم ( ) بیان می‌شوند. در رسم مدار معمولاً از یک خط زیگزاک  برای نشان دادن مقاومت و از یک خط ممتد  برای نشان دادن سیم استفاده می‌گردد، در ضمن فرض می شود که سیم یک رسانای ایده‌آل بوده و مقاومت آن صفر است (مگر آنکه خلاف آن گفته شود).

ولت متر و آمپرسنج چگونه در مدار نصب می‏ شوند؟

 

ولت سنج اختلاف پتانسیل بین دو نقطه را نشان می دهد، بنابراین باید به صورت موازی به قطعه مورد نظر وصل شود.

آمپرسنج جریان عبوری از یک قسمت مدار را نشان می دهد، بنابراین باید به صورت سری در مدار قرار گیرد.

به عبارت دیگر برای نشان دادن جریان، باید یک قسمت از مدار را قطع نمود و دو سر محل قطع شده را به آمپرسنج وصل کرد.

 به شکل های زیر خوب دقت کنید  

آیا آمپرسنجی که با آن جریان برق فشار قوی (شهری) را اندازه ‏گیری می ‏کنند برای اندازه ‏گیری جریان مدارهای داخلی یک رادیو مناسب است؟ تفاوت آمپرسنجها در چیست؟

فیلامان یک لامپ، از یک رشته سیم که به صورت حلقوی پیچیده شده تشکیل می شود. وقتی جریان کافی از رشته فیلامان عبور کند، سیم گرم شده و درخشان می شود.

دو باتری 5/1 v به لامپی متصل شده و جریان حدود 4/0 A از فیلامان عبور می‌کند. مقاومت فیلامان چقدر است؟

راهنمایی:

در این مسئله، فیلامان به عنوان یک مقاومت در نظر گرفته می‌شود، طوری که اختلاف پتانسیل دو سر آن 3 ولت و جریان عبوری از آن 4/0 آمپر می‌باشد.

حل:

مقاومت فیلامان برابر است با:

---

پرسش 1):

شدت جریان الکتریکی در یک مدار A 8/4 است. در مدت 30 دقیقه چه تعداد الکترون از یک مقطع فرضی مدار عبور می کند؟

پاسخ:

در این نوع مسائل که جریان الکتریکی و زمان عبور جریان داده شده است طبق رابطه q=it به راحتی مقدار بار عبوری قابل محاسبه می باشد. لازم به تذکر است در این رابطه i برحسب آمپر و t بر حسب ثانیه شد بنابراین:

حال می دانیم بار الکتریکی q متشکل از ذرّات الکترون e می باشد به طوری که داریم q=ne که در این رابطه n تعداد ذرّات الکترون می باشد. از طرفی بار هر الکترون e در حدود 1/6*10^-11کولن می باشد بنابراین:

پرسش 2):

اختلاف پتانسیل دو سر سیمی به مقاومت W 10 برابر V 8 است. در هر ثانیه چند الکترون از مقطع این سیم عبور می کند؟ بار الکتریکی هر الکترون ^6-10*6/1 کولن است. (آزاد پزشکی ـ 78)

در این مسئله مقدار اختلاف پتانسیل و مقاومت داده شده است. و از تعداد الکترون عبوری خواسته شده است. در چنین مسائلی ابتدا جریان i محاسبه شده سپس طبق سؤال قبل تعداد الکترون محاسبه می گردد. بنابراین داریم:

 بنابراین گزینه ب درست است.