Ом-ын хууль нь хүчдэл, гүйдэл, эсэргүүцэл гурав хоорондоо ямар хамааралтай болохыг харуулдаг. Ом-ын хуулийг Германы физикч Георг Ом нээсэн болно. Ом үүнээс гадна цахилгаан гүйдэл хүний биед ямар гэмтэл учруулж буйг туршин үзэж байжээ. Тэрээр их хэмжээний гүйдэл их хэмжээний гэмтэл үүсгэж буйг нээсэн юм.
Ом-ын хуулийн томьёолол
Ом-ын хуулийг ашигладаг 3н үндсэн томьёолол бий бөгөөд үүнийг бид танд маш богинохон хугацаанд тайлбарлаж үзүүлэх болно.
Энэ 3н томьёо нь:
- Хүчдэл = Гүйдэл х Эсэргүүцэл
- Гүйдэл = Хүчдэл / Эсэргүүцэл
- Эсэргүүцэл = Хүчдэл / Гүйдэл
Энэ томьёонуудыг санаж байх нь хэцүү санагдаж магад. Гэхдээ та санаа зовох хэрэггүй. Та Ом-ын гурвалжинг л санаж байхад хангалттай.
Хүчдэлийг олох
Хэрэв хүчдэлийг олох бол V = гэж бичээд Ом-ын гурвалжин дээрх V-г хуруугаараа халхал. Ингэхэд Ом-ын гурвалжинд I x R гэсэн тэмдэглэгээ үлдэнэ. Энэ бол бидний олохыг хүссэн хүчдэлийг томьёо юм. Иймээс V = I x R
Яагаад гүйдлийг I үсгээр тэмдэглэдэг юм бол? Яагаад гүйдлийг Current (гүйдэл) гэдгийн С үсгээр тэмдэглэдэггүй болохыг гайхаж байгаа байх. Бид гүйдлийн нэгжийг Ампер гээд А үсгээр тэмдэглэдэг шүү дээ. Түүн шиг гүйдлийг яагаад С үсгээр биш I үсгээр тэмдэглээд байгаа юм бол. Ампер гэдэг нь Францын физикч Андре Амперын нэр болно. Энэ хүний нэрээр гүйдлийн нэгжийг Ампер хэмээн нэрлэдэг. Хэдэн зуун жилийн тэртээ Францын эрдэмтэн Андре Ампер цахилгаан гүйдлийн талаар судалж, түүнтэй холбоотой маш олон туршилтуудыг хийж байхдаа гүйдлийг intensité du courant буюу гүйдлийн эрчим гэж нэрлэж байв. Тиймээс intensité буюу эрчим гэдэг үгний эхний үсгээр I хэмээн гүйдлийг тэмдэглэж байсан нь уламжлагдаж үлджээ.
Зарим сурах бичиг, тэмдэглэгээнд хүчдэлийг V үсгээр биш Е үгээр тэмдэглэх нь бий. Е гэдэг нь electromotive force буюу цахилгаан хөдөлгөгч хүч гэдэг үгний эхний үсэг юм. Тиймээс санаа зовох зүйлгүй V үсгээр ч Е үсгээр ч хүчдэлийг тэмдэглэсэн аль алин буруу болохгүй.
Иймээс хүчдэл нь гүйдлийг эсэргүүцлээр үржүүлсэнтэй тэнцэнэ.
Гүйдлийг олох
Хэрэв гүйдлийг олохыг хүсэж байвал I = гэж бичээд Ом-ын гурвалжин дээрээс I-г гараараа дарчих. Тэгвэл Ом-ын гурвалжин дээр V ÷ R тэмдэглээ үлдэж байна. Энэ нь гүйдэл нь хүчдэлийг эсэргүүцэлд хуваасантай тэнцүү гэсэн утгатай юм.
Эсэргүүцлийг олох
Хэрэв эсэргүүцлийг олохыг хүсэж байвал R = гэж бичээд Ом-ын гурвалжин дээрээс R-г гараараа дарчих. Тэгвэл Ом-ын гурвалжин дээр V ÷ I тэмдэглээ үлдэж байна. Энэ нь эсэргүүцэл нь хүчдэлийг гүйдэлд хуваасантай тэнцүү гэсэн утгатай юм.
Одоо энэ томьёог ашиглах зарим жишээнүүдийг авч үзье. Эхлээд бид хүчдэлийг олох талаар дадлага хийе.
Хүчдэлийг олох жишээнүүд
Батарей болон резистороос тогтох энгийн хэлхээг авч үзье. Бид батарей хэдэн вольт хүчдэл гаргаж буйг мэдэхгүй байг. Харин резистор нь 3 Ом эсэргүүцэлтэй бөгөөд хэлхээнд мультиметрийг холбож гүйдлийг хэмжихэд 2 А-ийг зааж байв.
Ом-ын гурвалжнаас V = I x R болохыг мэднэ. Энд гүйдэл нь 2 А, харин эсэргүүцэл нь 3 Ом болохыг ч мэднэ. Ингээд Ом-ын томьёонд орлуулах юм бол хүчдэл 6 В байна.
Хэрэв батарейг нэмэгдүүлж 2 В-ийн батарейг цуваа холбох юм бол хүчдэл 12 В болж байна. Энэ үед гүйдэл мөн 2 дахин нэмэгдэж 4 А болно. Хэрэв 4 ширхэг батарейг цуваа холбож хүчдэлийг 4 дахин өсгөж 24 В болговол гүйдэл мөн 4 дахин нэмэгдэж 8 А болно.
Энэ нь юу гэсэн утгатай вэ гэвэл хүчдэлийг ихэсгэх юм бол гүйдэл түүнээс шууд хамааралтайгаар ихсэж байна хэмээн үзэж болно.
Хүчдэл яг даралт шиг үйлчилдэг болохыг санаарай. Тэр хэлхээнд түлхэх хүч маягаар хэрэглэгддэг. Тэр электронуудыг түлхэж хөдөлгөдөг бөгөөд хэрэв бид хэлхээнд чийдэн тавьчихвал хүчдэл электронуудыг түлхэн чийдэнгээр гүйлгэдэг бөгөөд электронууд чийдэнгээр нэвтрэн гарах үед гэрэлтэж асдаг.
Хүчдэлийг 2 дахин нэмэгдүүлэхэд гүйдэл мөн 2 дахин нэмэгдэж буйн хүчдэл илүү олон электронуудыг түлхэн хөдөлгөж байна гэсэн утгатай. Энэ нь бид хүчтэй насос ашиглан усыг ихээр урсгахтай л адилхан юм.
Гүйдлийг олонх жишээ
Одоо 6 В-ийн батарейд 3 Ом-ын эсэргүүцэлтэй чийдэнг холбож өгье. Ом-ын гурвалжнаас I = V ÷ R болохыг мэднэ. Энд хүчдэл нь 6 В, эсэргүүцэл нь 3 Ом учраас гүйдэл нь 2 А байна. Үүнийг мультиметр ч мөн батлан харуулж байна.
Хэрэв танд мультиметр байхгүй бол нэгийг олж аваарай. Учир нь энэ багаж танд хамгийн ихээр хэрэг болох болно. Үүнийг энд байгаа холбоосоор орж сонголт хийн сонгон авч болно.
Бид эсэргүүцэл 3 Ом байхад хэдий хэмжээний гүйдэл гүйж байгаа мэдсэн. Одоо эсэргүүцлийг 2 дахин нэмэгдүүлж 6 Ом болгоё. Энэ үед гүйдэл 2 дахин буурч 1 А болно.
Бид ахин эсэргүүцлийг 2 дахин нэмэгдүүлж 12 В болговол гүйдэл 0,5 А болж 2 дахин багасна. Эсэргүүцэл нэмэгдэх тусам гүйдэл багасаж, гүйдэл багасах тусам чийдэнгүүдийн гэрэлтэлт бүдгэрч байна.
Энд ямар хамаарал байна вэ? Гүйдэл нь эсэргүүцэлтэй урвуу хамааралтай байна. Эсэргүүцлийг 2 дахин нэмэгдүүлэхэд гүйдэл 2 дахин багасаж байна. Хэрэв эсэргүүцлийг 2 дахин бууруулах юм бол харин гүйдэл 2 дахин ихсэж байна.
Гүйдэл нь электронуудын яг үнэндээ чөлөөт электронуудын урсгал юм. Чийдэнг гэрэлтүүлэхийн тулд түүгээр электронуудыг гүйлгэх хэрэгтэй. Үүний тулд яах ёстой вэ? Ингэхийн тулд чийдэнгийн 2 төгсгөлийг батарейтай холбож өгөх хэрэгтэй. Хүчдэл нь электронуудыг түлхэн хөдөлгөж өгнө. Зэс дамжуулагчийн атомуудын валентын төвшинд байрлах электронууд атомаас сугаран гарч зэс дотуур чөлөөтэй хөдөлж явж чаддаг. Энгийн тохиолдолд зэс доторх эдгээр чөлөөт электронуудын хөдөлгөөн нь эмх замбараагүй байна. Харин чийдэнгээр зөвхөн нэг чиглэлд хөдлөх электронууд орж ирснээр л тэр асаж гэрэлтэх болно. Электронуудыг ингэж албадан нэг чиглэлд хөдөлгөдөг зүйл нь хүчдэл юм.
Жишээ нь 1,5 В-ийн батарейд 1,5 Ом-ын эсэргүүцэлтэй чийдэнг холбоход 1 А гүйдэл гүйнэ. Энэ нь чийдэнгээр 6 квантиллион 242 квадриллион тооны электронууд 1 секунд тутам нэвтрэн гарна гэсэн үг бөгөөд тэд ингэж гарахдаа чийдэнг асааж гэрэлтүүлнэ. Хэрэв хүчдэлийг бууруулах юм бол, эсвэл гүйдлийг бууруулах юм бол, эсвэл эсэргүүцлийг ихэсгэх юм бол гүйдэл багасаж чийдэн бүдгэрэх болно.
Эсэргүүцлийг олох жишээ
Хэрэв бид чийдэнг 12 В-ийн батарейтай холбоё. Бид чийдэнгийн эсэргүүцлийг мэдэхгүй байг Харин мультиметр энэ үед хэлхээний гүйдэл 0,5 А байгааг зааж байг.
Ом-ын гурвалжнаас R = V ÷ I болохыг мэднэ. Хүчдэл 12 В ба гүйдэл 0,5 А тул эсэргүүцэл нь 24 Ом болохыг эндээс олж болно.
Эсэргүүцэл нь электронуудын урсгалд саад болж түүнийг бууруулдаг. Эсэргүүцэл нь электронуудын замд саад учруулж тэднийг аль болох гүйлгэхгүй байхыг оролдох болно. Тиймээс бид лед ашигладаг хэлхээнд гүйдлийг багасгахын тулд резисторыг ашигладаг. Хэрэв лед-ийг шууд 9 В-ийн хүчдэлтэй батарейд холбочих юм бол хүчдэл болон гүйдэл хэт өндрөөс болж тэр шууд шатна. Хэрэв резисторыг хэлхээнд холбочихвол тэр лед-ээр гүйдлийг гүйдлийг багасгаж түүнийг шатахаас хамгаалснаар тэр тод гэрэлтэх болно.
Бид хүчдэлийг ихэсгэж гүйдлийг нэмэгдүүлж болох ч эсэргүүцлийг нэмэгдүүлж гүйдлийг багасгах ч боломжтой. Эсвэл бид эсэргүүцлийг бууруулаад гүйдлийг ихэсгэж ч болно.
