V-I χαρακτηριστικό ωμικών και μη ωμικών αγωγών

Εισαγωγή 

Ο νόμος του Ohm δηλώνει ότι το ρεύμα που διαρρέει τον αγωγό είναι ευθέως ανάλογο με τη διαφορά δυναμικού κατά μήκος του τερματικού. Οι αγωγοί που ακολουθούν το νόμο του Ohm είναι γνωστοί ως ωμικοί αγωγοί, ενώ οι αγωγοί που δεν ακολουθούν το νόμο του Ohm σε μεγάλο βαθμό είναι γνωστοί ως μη ωμικοί αγωγοί.

Οι αγωγοί είναι εκείνα τα υλικά μέσω των οποίων το ρεύμα μπορεί να ρέει εύκολα. Κατά το σχεδιασμό της ηλεκτρικής συσκευής, είναι απαραίτητο να ελέγξετε εάν ο αγωγός είναι ωμικός ή μη. Στόχος μας είναι να παρέχουμε σημειώσεις υλικού μελέτης σχετικά με το χαρακτηριστικό V-I των ωμικών και μη ωμικών αγωγών.

Τι είναι οι αγωγοί;

Οποιοδήποτε υλικό επιτρέπει τη μεταφορά θερμότητας και ρεύματος μέσω αυτών είναι γνωστό ως αγωγοί. Όλα εκείνα τα υλικά που έχουν ελεύθερα ηλεκτρόνια ή ιόντα είναι ικανά να μεταφέρουν ηλεκτρισμό. Τα ελεύθερα ηλεκτρόνια χρησιμοποιούνται για εκείνα τα ηλεκτρόνια που βρίσκονται πολύ μακριά από τον πυρήνα και μπορούν εύκολα να αποκολληθούν από το άτομο. Η κίνησή τους είναι υπεύθυνη για τη ροή του ρεύματος. Παραδείγματα αγωγών είναι ο σίδηρος και ο χάλυβας.

Οι αγωγοί που έχουν υψηλές ποσότητες ελεύθερων ηλεκτρονίων είναι γνωστοί ως καλοί αγωγοί. Ταυτόχρονα, όσοι άγουν ηλεκτρισμό σε πολύ εφικτές ποσότητες είναι γνωστοί ως κακοί αγωγοί. Ορισμένα υλικά δεν μεταφέρουν ηλεκτρισμό, είναι γνωστά ως μονωτές. Παραδείγματα μονωτήρα είναι το ξύλο και το καουτσούκ.

Νόμος του Ohm

Ο νόμος του Ohm προτάθηκε από τον George Ohm το 1789. Σύμφωνα με αυτόν τον νόμο, το ρεύμα που ρέει μέσα από το κύκλωμα ποικίλλει αναλογικά με τη διαφορά τάσης στο τερματικό της κυψέλης.

V ∝ I

V =IR

Εδώ, το R είναι η σταθερά γνωστή ως αντίσταση. Είναι το εμπόδιο που δημιουργείται από τη ροή του ρεύματος. Η μονάδα αντίστασης είναι το Ohm. Αυξάνεται με τη θερμοκρασία με το μήκος του σύρματος και μειώνεται με την αύξηση της επιφάνειας του σύρματος.

Σχεδιάζοντας την τάση και το ρεύμα σε ένα γράφημα, παίρνουμε το γράφημα όπως φαίνεται παρακάτω. Παίρνουμε μια θετική και ευθεία κλίση, υποδεικνύοντας έτσι μια σταθερή αύξηση του ρεύματος με την τάση.

Ο νόμος του Ohm είναι ένας από τους πιο σημαντικούς νόμους στον ηλεκτρισμό. Για τη μελέτη της συμπεριφοράς των ηλεκτρικών κυκλωμάτων, ο νόμος του Ohm είναι ένας από τους πιο ευρέως χρησιμοποιούμενους κανόνες.

Ωστόσο, δεν ακολουθούν όλοι οι αγωγοί αυστηρά το νόμο του Ohm. Διάφοροι αγωγοί παρουσιάζουν παραλλαγές και δεν έχουν ευθεία κλίση για το γράφημα V-I. Σε αυτό το άρθρο, θα μελετήσουμε τα χαρακτηριστικά V-I τόσο των ωμικών όσο και των μη ωμικών αγωγών.

Ωμικοί αγωγοί

Οι ωμικοί αγωγοί είναι εκείνοι οι αγωγοί που ακολουθούν αυστηρά τον νόμο του Ohm. δηλαδή η τάση μεταβάλλεται γραμμικά με το ρεύμα. Παραδείγματα ωμικών αγωγών είναι το ασήμι και οι αντιστάσεις.

Μη ωμικοί αγωγοί 

Οι μη ωμικοί αγωγοί είναι εκείνοι οι αγωγοί που δεν τηρούν αυστηρά τον νόμο του Ohm. Παραδείγματα μη ωμικών αγωγών είναι οι ημιαγωγοί και οι ηλεκτρολύτες.

Χαρακτηριστικό V-I ωμικών και μη ωμικών αγωγών 

Το χαρακτηριστικό V-I οποιουδήποτε αγωγού προκύπτει από τη γραφική παράσταση μεταξύ τάσης και ρεύματος. Η τάση απεικονίζεται στον άξονα y και το ρεύμα λαμβάνεται στον άξονα x. Αλλάζοντας τη διαφορά δυναμικού, θα αλλάξει και το ρεύμα. Παίρνουμε διαφορετικές τιμές του V και του I για να λάβουμε το χαρακτηριστικό V-I του αγωγού.

Ο νόμος του Ohm δηλώνει μια γραμμική σχέση μεταξύ τάσης και ρεύματος. Όλοι οι αγωγοί που ακολουθούν το νόμο του Ohm είναι γνωστοί ως ωμικοί αγωγοί. Αυτοί οι αγωγοί έχουν ένα γραμμικό γράφημα V-I, όπως φαίνεται στο παρακάτω διάγραμμα. Έτσι, οι ωμικοί αγωγοί είναι επίσης μη γραμμικά στοιχεία.

Οι μη ωμικοί αγωγοί δεν ακολουθούν το νόμο του Ohm σε μεγάλο βαθμό. Αρχικά, μπορεί να ακολουθούν το γραμμικό γράφημα, αλλά συνεχίζοντας περαιτέρω, το γράφημα γίνεται μια μη γραμμική σχέση τάσης και γραμμικής—για παράδειγμα, λαμπτήρες πυρακτώσεως και συσκευές ημιαγωγών.

Πίνακας σύγκρισης μεταξύ ωμικού και μη ωμικού αγωγού

Παράμετρος συγκρίσεων	Ωμικός αγωγός	Μη ωμικός αγωγός
Ορισμός	Οι αγωγοί που ακολουθούν το νόμο του Ohm που είναι ρεύμα ποικίλλουν αναλογικά με τις διαφορές δυναμικού.	Οι αγωγοί που δεν ακολουθούν το νόμο του Ohm είναι γνωστοί ως μη ωμικοί αγωγοί.
Σχέση μεταξύ ρεύματος και τάσης	Υπάρχει μια γραμμική σχέση μεταξύ ρεύματος και τάσης.	Το ρεύμα και η τάση έχουν μη γραμμική σχέση.
Η κλίση μεταξύ ρεύματος και τάσης	Η κλίση είναι θετική με ευθεία γραμμή.	Η κλίση είναι μια καμπύλη γραμμή.
Επίδραση της θερμοκρασίας	Με την αύξηση της θερμοκρασίας, οι ωμικοί αγωγοί αρχίζουν να συμπεριφέρονται ως μη ωμικοί αγωγοί.	Η αντίσταση ποικίλλει ανάλογα με την αλλαγή της θερμοκρασίας.
Παραδείγματα	Σύρματα μετάλλου, αντίστασης, νιχρώμ.	Ημιαγωγοί, ηλεκτρολύτες.

Συμπέρασμα

Ο νόμος του Ohm είναι ένας από τους πιο χρησιμοποιούμενους και ουσιαστικούς κανόνες στα ηλεκτρονικά. Ο νόμος ορίζει ότι η τάση και το ρεύμα είναι ανάλογα μεταξύ τους κατά την αύξηση της τάσης, το ρεύμα επίσης αυξάνεται. Οι αγωγοί είναι το υλικό που επιτρέπει τη ροή ηλεκτρικού ρεύματος μέσα από αυτούς. Με βάση το νόμο του Ohm, υπάρχουν δύο τύποι αγωγών, ο ένας ωμικός αγωγός και ο άλλος μη ωμικός αγωγός.

Διαβάζουμε και για τους δύο τύπους αγωγών σε αυτό το άρθρο. Οι σημειώσεις αυτού του υλικού μελέτης για ωμικούς και μη αγωγούς παρέχουν πλήρη γνώση του θέματος.