Hukum Ohm dalam bentuk diferensial dan integral menyatakan bahwa arus yang melalui penghantar antara dua titik berbanding lurus dengan tegangan pada kedua titik tersebut. Persamaan dengan konstanta terlihat seperti ini:
I=V/R, di mana I adalah titik arus yang melalui penghantar dalam satuan ampere, V (Volt) adalah tegangan yang diukur dengan penghantar dalam satuan volt, R adalah hambatan bahan yang dihantarkan dalam ohm. Lebih khusus lagi, hukum Ohm menyatakan bahwa R adalah konstanta dalam hal ini, tidak tergantung pada arus.
Apa yang bisa dipahami dengan "Hukum Ohm"?
Hukum Ohm dalam bentuk diferensial dan integral adalah hubungan empiris yang secara akurat menggambarkan konduktivitas sebagian besar bahan konduktif. Namun, beberapa bahan tidak mematuhi hukum Ohm, mereka disebut "nonohmik". Hukum ini dinamai ilmuwan Georg Ohm, yang menerbitkannya pada tahun 1827. Ini menjelaskan pengukuran tegangan dan arus menggunakan sirkuit listrik sederhana yang mengandung:berbagai panjang kawat. Ohm menjelaskan hasil eksperimennya dengan persamaan yang sedikit lebih kompleks daripada bentuk modern di atas.
Konsep hukum Ohm di diff. bentuk juga digunakan untuk menunjukkan berbagai generalisasi, misalnya, bentuk vektornya digunakan dalam elektromagnetisme dan ilmu material:
J=σE, di mana J adalah jumlah partikel listrik di lokasi tertentu dalam material resistif, e adalah medan listrik di lokasi itu, dan (sigma) adalah material yang bergantung pada parameter konduktivitas. Gustav Kirchhoff merumuskan hukum persis seperti ini.
Sejarah
Sejarah
Pada Januari 1781, Henry Cavendish bereksperimen dengan toples Leyden dan tabung kaca dengan berbagai diameter yang diisi dengan larutan garam. Cavendish menulis bahwa kecepatan berubah secara langsung sebagai tingkat elektrifikasi. Awalnya, hasilnya tidak diketahui oleh komunitas ilmiah. Tetapi Maxwell menerbitkannya pada tahun 1879.
Ohm melakukan pekerjaannya pada resistensi pada tahun 1825 dan 1826 dan menerbitkan hasilnya pada tahun 1827 di "Sirkuit Galvanik Terbukti Secara matematis". Dia terinspirasi oleh karya matematikawan Prancis Fourier, yang menggambarkan konduksi panas. Untuk eksperimen, ia awalnya menggunakan tiang galvanik, tetapi kemudian beralih ke termokopel, yang dapat menyediakan sumber tegangan yang lebih stabil. Dia beroperasi dengan konsep resistansi internal dan tegangan konstan.
Juga dalam percobaan ini, galvanometer digunakan untuk mengukur arus, karena teganganantara terminal termokopel sebanding dengan suhu sambungan. Dia kemudian menambahkan kabel uji dengan berbagai panjang, diameter, dan bahan untuk melengkapi rangkaian. Ia menemukan bahwa datanya dapat dimodelkan dengan persamaan berikut
x=a /b + l, di mana x adalah pembacaan meter, l adalah panjang kabel uji, a tergantung pada suhu sambungan termokopel, b adalah konstanta (konstanta) dari seluruh persamaan. Ohm membuktikan hukumnya berdasarkan perhitungan proporsionalitas ini dan mempublikasikan hasilnya.
Pentingnya Hukum Ohm
Hukum Ohm dalam bentuk diferensial dan integral mungkin yang paling penting dari deskripsi awal fisika listrik. Hari ini kami menganggap ini hampir jelas, tetapi ketika Om pertama kali menerbitkan karyanya, ini tidak terjadi. Kritikus bereaksi terhadap interpretasinya dengan permusuhan. Mereka menyebut karyanya "fantasi telanjang" dan menteri pendidikan Jerman menyatakan bahwa "seorang profesor yang mengajarkan bid'ah seperti itu tidak layak untuk mengajar sains."
Filsafat ilmiah yang berlaku di Jerman pada saat itu menyatakan bahwa eksperimen tidak diperlukan untuk mengembangkan pemahaman tentang alam. Selain itu, saudara laki-laki Geogr, Martin, yang berprofesi sebagai matematikawan, berjuang dengan sistem pendidikan Jerman. Faktor-faktor ini mencegah penerimaan karya Ohm, dan karyanya tidak diterima secara luas sampai tahun 1840-an. Namun demikian, Om menerima pengakuan atas kontribusinya terhadap sains jauh sebelum kematiannya.
Hukum Ohm dalam bentuk diferensial dan integral adalah hukum empiris,generalisasi hasil banyak percobaan, yang menunjukkan bahwa arus kira-kira sebanding dengan tegangan medan listrik untuk sebagian besar bahan. Ini kurang mendasar daripada persamaan Maxwell dan tidak cocok untuk semua situasi. Bahan apa pun akan hancur di bawah gaya medan listrik yang cukup.
Hukum Ohm telah diamati pada berbagai skala. Pada awal abad ke-20, hukum Ohm tidak dipertimbangkan dalam skala atom, tetapi eksperimen membuktikan sebaliknya.
Awal Quantum
Ketergantungan rapat arus pada medan listrik yang diterapkan memiliki karakter mekanika kuantum yang mendasar (permeabilitas kuantum klasik). Deskripsi kualitatif hukum Ohm dapat didasarkan pada mekanika klasik menggunakan model Drude yang dikembangkan oleh fisikawan Jerman Paul Drude pada tahun 1900. Karena itu, hukum Ohm memiliki banyak bentuk, seperti yang disebut hukum Ohm dalam bentuk diferensial.
Bentuk lain dari hukum Ohm
Hukum Ohm dalam bentuk diferensial adalah konsep yang sangat penting dalam teknik listrik/elektronik karena menjelaskan tegangan dan hambatan. Semua ini saling berhubungan pada tingkat makroskopis. Ketika mempelajari sifat listrik pada tingkat makro atau mikroskopis, persamaan yang lebih terkait digunakan, yang dapat disebut "persamaan Ohm", memiliki variabel yang terkait erat dengan variabel skalar V, I, dan R dari hukum Ohm, tetapi yang adalah fungsi konstan posisi dalampenjelajah.
Efek magnet
Jika ada medan magnet luar (B) dan konduktor tidak diam, tetapi bergerak dengan kecepatan V, maka variabel tambahan harus ditambahkan untuk memperhitungkan arus yang diinduksi oleh gaya Lorentz pada muatan operator. Disebut juga hukum Ohm bentuk integral:
J=(E + vB).
Dalam kerangka diam konduktor yang bergerak, istilah ini dihilangkan karena V=0. Tidak ada hambatan karena medan listrik pada kerangka diam berbeda dengan medan E di kerangka laboratorium: E'=E + v × B. Medan listrik dan magnet adalah relatif. Jika J (arus) berubah-ubah karena tegangan yang diberikan atau medan E berubah terhadap waktu, maka reaktansi harus ditambahkan ke resistansi untuk memperhitungkan induksi sendiri. Reaktansi bisa kuat jika frekuensinya tinggi atau konduktornya dililit.
