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Das Ohm'sches Gesetz ist ein empirischPhysiker Gesetz, benannt nach dem deutschen Physiker Georg Ohm, die eine Beziehung zwischen Stromspannung, Widerstand und Stromstärke.

Das Ohmsche Gesetz lautet wie folgt:

Der Strom durch einen Leiter ist direkt proportional mit der Potentialdifferenz zwischen den Enden.

Es Quotient Spannung und Strom ist daher konstant. Diese Konstante wird als Leiterwiderstand bezeichnet.

In symbolischer Schreibweise:

${Anzeigestil U=Icdot R}$

Dabei ist U die Spannungs- oder Potentialdifferenz, I der Strom und R der Widerstand. Ist U in V ausgedrückt (Volt) und ich in A (Ampere), dann R in Ω (Ohm) ausgedrückt.

Das Ohmsche Gesetz definiert grundsätzlich die Materialeigenschaft elektrische Leitfähigkeit. Das Gesetz gilt für viele Materialien, die Dirigenten werden genannt. Als solches kann das Ohmsche Gesetz auch anders formuliert werden:

${displaystyle J=sigma cdot E}$

mit J de elektrische Stromdichte in A/m² (Ampere pro Quadrat Meter), σ es elektrische Leitfähigkeit im⁻¹ich⁻¹ (siemens pro Meter) und E de elektrische Feldstärke in V/m (Volt pro Meter)

Georg Ohm

Wenn die Spannung nicht konstant ist, ist die Induktivität des Dirigenten eine Rolle spielen, siehe auch Impedanz.

Beweglicher Dirigent

Eins mit Geschwindigkeit ${Anzeigestil v}$ beweglicher Dirigent bestimmt nicht nur ${Anzeigestil E}$ aber auch das Magnetfeld ${Anzeigestil B}$ die Stromdichte

${displaystyle J=sigma (E v imes B)}$

Der Begriff ${Displaystil Mumm B}$ ist die induzierte Spannung tgv. das Lorentzkraft auf den Ladungsträgern.

Diese Formel gilt auch im Koordinatensystem, das sich mit dem Leiter bewegt:

${displaystyle J'=sigma (E' v'imes B')}$

Es stimmt, dass die Geschwindigkeit ${displaystyle v'=0}$ So ${displaystyle J'=Sigma E'}$, aber weil die Felder ${Anzeigestil E}$ und ${Anzeigestil B}$ nicht absolut, sondern relativ, d. h. abhängig vom Koordinatensystem, folgt aus der Lorentz-Transformation

${displaystyle E'=E v imes B}$

Ohm und nicht-ohmsch

Nicht alle Leiter entsprechen dem Ohmschen Gesetz. An einer Diode oder Transistor, aber auch mit a Gasentladung (bei Hochspannung) hängt die Stromstärke von anderen Faktoren ab. Solche nicht-ohmschen Leiter haben a Widerstand (R = U/I) aber abhängig von der Spannung.

Der Widerstand eines Leiters hängt von der Temperatur, bei den meisten Materialien nimmt der Widerstand mit steigender Temperatur zu (die elektrische Leitfähigkeit nimmt ab). Da ein elektrischer Strom Wärme erzeugt, kann ein dünner Leiter (z.B. a Filament) nicht ohmsch, es sei denn, die Temperatur wird ausreichend konstant gehalten (was bei a . der Fall ist) Keramikwiderstand).

Isolatoren und Halbleiter zeigen an sich ohmsches Verhalten, die Kontakte mit diesen Materialien tun dies jedoch nicht immer. Beispielsweise ist die Kontaktfläche zwischen einem p-Typ- und einem n-Typ-Halbleiter nicht ohmsch, sondern weist gleichrichtende Eigenschaften auf. Es lässt nur Strom in eine Richtung fließen.

Im Falle von Supraleiter zumindest für Ströme von begrenzter Größe gibt es keinen Widerstand. Hier ist der Widerstand also null.

Ursachen

Ohmsches Verhalten wird nämlich durch Reibung verursacht, also durch Kollisionen der Ladungsträger mit anderen Ladungsträgern oder Phononen (Gitterschwingungen) oder Verunreinigungen im leitfähigen Material. Das elektrische Feld, das den Strom auslöst, übt eine Kraft aus, die die Ladungsträger beschleunigt. Dieser Beschleunigung wird jedoch zunehmend durch die Reibung entgegengewirkt, bis sich ein Gleichgewicht einstellt. Das Ergebnis ist ein konstanter Fluss.

In Metallen gibt es eine Fülle von Ladungsträgern, die Fermi-See. Mit steigender Temperatur steigt die Anzahl der Phononen und damit auch der Widerstand.

Bei Halbleitern nimmt die Leitfähigkeit bei höheren Temperaturen zu. In diesen Materialien sind relativ wenige Ladungsträger vorhanden, bei höheren Temperaturen werden jedoch mehr hinzugefügt. Dies liegt daran, dass die thermische Energie es ermöglicht, Elektronen vom vollen Valenzband in das leere Leitungsband zu befördern. Dieser Effekt überschattet den Phononeneffekt. Gleiches gilt oft für die Anwesenheit von Licht. Auch dies kann zu einer Förderung und damit zu einer Widerstandsreduzierung führen, da mehr Ladungsträger hinzugefügt werden.

Hydraulisches Analog

Vor dem Grundwasserfluss ist der Darcys Gesetz das hydraulische Analogon des Ohmschen Gesetzes.

Die Begriffe "Strom" (Ampere), "Spannung" (Volt), 'Ladung' (Coulomb), 'Widerstand' (Ohm) und „Macht“ (Watt) kann in a . dargestellt werden hydraulische Analogie wie ein Bach, durch den Wasser fließt. Ein Bach mit wenig Wasser hat eine geringe Belastung (Coulomb), mit viel Wasser eine hohe Belastung. Der Strom (Ampere) ist der Fließrate, die Anzahl Liter Wasser, die pro Sekunde einen bestimmten Punkt des Baches passiert.

Die Spannung (Volt) ist der Höhenunterschied. Ein Bergbach oder a Wasserturm wo das Wasser aus beträchtlicher Höhe herabkommt, gibt es eine hohe Spannung (Wasserdruck), ein Bach im Polder, der sanft dahinplätschert, hat eine geringe Spannung. Leistung (Watt) gibt an, wie viel Arbeit das Wasser leisten kann. Das Ausspülen eines Speisetellers ist in einem schnell fließenden Gebirgsbach schneller und besser als in einem langsamen Polderbach. Hochspannung gibt also mehr Leistung.

Aber auch die Wassermenge spielt eine Rolle. Ein Polderbach mit wenig Spannung (Volt), aber viel Strom (Ampere) macht das Geschirr sauberer als ein Polderbach mit wenig Strom. Schließlich ist es auch wichtig, wie viele Hindernisse sich im Wasser befinden: Ein Bach voller Steine, alte Fahrräder und Äste hat dadurch einen hohen Widerstand (Ohm) niedriger Strom (Ampere). Wenn Sie die Unordnung entfernen, sehen Sie sofort, wie der Strom (Ampere) steigt. Wenn das Wasser jedoch zu schnell abfließt und die Pflanzen trocken werden, können Sie etwas Widerstand gebrauchen (Ohm) wie Ziegel oder Zweige, regulieren den Strom (Ampere).