قانون اهم
ایجاد جریان در یك مدار الكتریكی نیاز به اختلاف پتانسیل دارد. یكی از وسایل تولید اختلاف پتانسیل، باتری است.
جرج سایمون اهم در قرن نوزدهم با انجام آزمایش هایی دریافت كه مقدار جریان در یك 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 كند آن گاه جریان مدار دو برابر خواهد شد.
مقدار جریان تنها به مقدار ولتاژ بستگی ندارد بلكه 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 كاهش و با کلیک روی
+اندازه مقاومت افزایش می یابد.
اگر اندازه مقاومت را كاهش دهید، شدت جریان چه تغییری می كند؟ شدت روشنایی لامپ چه تغییری می كند؟ اگر مقاومت خیلی كم شود، چه اتفاقی برای لامپ رخ می دهد؟
با توجّه به مشاهدات فوق، می توان نتیجه گرفت كه هر چه مقاومت بیشتر باشد، جریان كمتری (با فرض ثابت بودن ولتاژ) از مدار عبور می‌كند.
برای تبدیل رابطه(1) از حالت تناسب به تساوی، باید از ضریب تناسب استفاده كرد. بنا به تعریف اندازه مقاومت بدین شكل 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 فیزیكدان ها به رابطه (2) قانون نمی‌گویند بلكه آن را رابطه ای برای تعریف مقاومت می‌دانند).
واحد اندازه‌گیری مقاومت، ولت بر آمپر یا
V/A بوده و به اختصار به آن
اهم می‌گویند كه معمولاً با نماد یونانی اٌمگا (
) نشان داده می‌شود.
مقاومتـ های بزرگ با واحد كیلواهـم (
) و مـگـااهـم (
) بیان می‌شوند. در رسم مدار معمولاً از یك خط زیگزاك
برای نشان دادن مقاومت و از یك خط ممتد
برای نشان دادن سیم استفاده می‌گردد، در ضمن فرض می شود كه سیم یك رسانای ایده‌آل بوده و مقاومت آن صفر است (مگر آنكه 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 یك قسمت مدار را نشان می دهد، بنابراین باید به صورت سری در مدار قرار گیرد.
به عبارت دیگر برای نشان دادن جریان، باید یك قسمت از مدار را قطع نمود و دو سر محل قطع شده را به آمپرسنج وصل كرد.
به شکل های زیر خوب دقت کنید
آیا آمپرسنجی كه با آن جریان برق فشار قوی (شهری) را اندازه گیری می كنند برای اندازه گیری جریان مدارهای داخلی یك رادیو مناسب است؟ تفاوت آمپرسنجها در چیست؟
فیلامان یك لامپ، از یك رشته سیم كه به صورت حلقوی پیچیده شده تشكیل می شود. وقتی جریان كافی از رشته فیلامان عبور كند، 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 می‌كند. مقاومت فیلامان چقدر است؟
راهنمایی:
در این مسئله، فیلامان به عنوان یك مقاومت در نظر گرفته می‌شود، طوری كه 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 الكتریكی در یك مدار A 8/4 است. در مدت 30 دقیقه چه تعداد الكترون از یك مقطع فرضی مدار عبور می كند؟
پاسخ:
در این نوع مسائل كه جریان الكتریكی و زمان عبور جریان داده شده است طبق رابطه
q=it به راحتی مقدار بار عبوری قابل محاسبه می باشد. لازم به تذكر است در این رابطه
i برحسب آمپر و
t بر حسب ثانیه شد بنابراین:
حال می دانیم بار الكتریكی
q متشكل از ذرّات الكترون
e می باشد به طوری كه داریم
q=ne كه در این رابطه
n تعداد ذرّات الكترون می باشد. از طرفی بار هر الكترون
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 الكترون از مقطع این سیم عبور می كند؟ بار الكتریكی هر الكترون 6-10*6/1 كولن است. (آزاد پزشكی ـ 78)
در این مسئله مقدار اختلاف پتانسیل و مقاومت داده شده است. و از تعداد الكترون عبوری خواسته شده است. در چنین مسائلی ابتدا جریان
i محاسبه شده سپس طبق سؤال قبل تعداد الكترون محاسبه می گردد. بنابراین داریم:
بنابراین گزینه ب درست است.
مرکزیادگیری سایت تبیان - تهیه: محسنی
پاسخ با نقل قول
علاقه مندی ها (بوک مارک ها)