İletkenlik ve Ohm Yasası
İletken ortamlarda, bir elektrik alanı kendisine orantılı bir akım oluşturur; iletkenlik bu oranı ve dirençsel enerji kaybını belirlemektedir.
Tanım
Ohm yasası, birçok malzemede akım yoğunluğunun iletkenlik aracılığıyla elektrik alanına orantılı olduğunu belirtmektedir; iletkenlik, bir ortamın akımı ne kadar kolay taşıdığını nicel olarak ifade eder ve ortaya çıkan yük hareketi enerjiyi ısı olarak dağıtmaktadır.
Kapsam
Bu konu, iletken ortamlardaki kararlı ve yarı kararlı akımları kapsamaktadır: akım yoğunluğu ve yük korunumu, Ohm yasasının mikroskobik ve makroskobik biçimleri, elektriksel iletkenlik ve özdirenç, Drude iletim modeli, Joule ısınması ve güç kaybı ile iletkenlerde yükün gevşemesi. Klasik iletimi ele almakta, kuantum taşınımını yoğun madde fiziğine bırakmaktadır.
Temel sorular
- Bir elektrik alanı bir iletkende akımı nasıl oluşturur?
- Ohm yasasının ve iletkenliğin altında yatan mikroskobik tablo nedir?
- Akım bir dirençten akarken güç nasıl dağıtılır?
Anahtar kavramlar
- akım yoğunluğu
- Ohm yasası
- iletkenlik
- özdirenç
- Drude modeli
- Joule ısınması
- yük gevşemesi
- süreklilik denklemi
Temel kuramlar
- Ohm yasası ve iletkenlik
- Doğrusal bir iletkende, yerel akım yoğunluğu elektrik alanına orantılıdır ve iletkenlik orantı sabitidir; bu durum voltaj, akım ve direnç arasındaki bilinen ilişkiye yol açmaktadır.
- Drude iletim modeli
- Yük taşıyıcılarını alan tarafından hızlandırılan ve çarpışmalarla rastgeleleşen bir gaz olarak ele almak, taşıyıcı yoğunluğu, yük ve çarpışmalar arasındaki ortalama süre ile belirlenen bir iletkenlik sağlamakta ve Ohm yasasını yeniden elde etmektedir.
Klinik önem
İletim ve Ohm yasası, tüm dirençli devreleri ve güç kaybını, iletkenlerin ve dirençli ısıtıcıların tasarımını, elektrokimyasal ve biyo-elektriksel empedans ölçümlerini ve biyolojik dokuda akım akışının modellenmesini yönetmektedir.
Tarihçe
Ohm, 1827'de akım ve voltaj arasındaki orantıyı kurmuştur. Joule, 1840'larda dirençli ısınmayı nicel olarak belirlemiş ve Drude'nin 1900 tarihli elektron-gaz modeli, iletkenliğin ilk mikroskobik açıklamasını sunmuş, daha sonra katıların kuantum teorileri tarafından geliştirilmiştir.
Öne çıkan isimler
- Georg Simon Ohm
- Paul Drude
- James Prescott Joule
İlgili konular
Temel eserler
- ashcroft1976
- jackson1998
Sıkça sorulan sorular
- Ohm yasası doğanın temel bir yasası mıdır?
- Hayır; bu, birçok malzeme için belirli koşullar altında iyi sonuç veren ampirik, yaklaşık bir ilişkidir, ancak diyotlar gibi ohmik olmayan cihazlar ve çok yüksek alanlar için geçerli değildir.
- İletkenler akım taşıdıklarında neden ısınır?
- Alan tarafından hızlandırılan yük taşıyıcıları, kafesle çarpışmalarda enerji kaybederek bunu ısı olarak aktarır; bu Joule ısınması, dirence ve akımın karesine orantılıdır.