Định luật Ohm nói rằng: cường độ dòng điện đi qua 2 điểm của một vật dẫn điện luôn tỷ lệ thuận với hiệu điện thế đi qua 2 điểm đó, với vật dẫn điện có điện trở là một hằng số, ta có phương trình toán học mô tả mối quan hệ như sau:
Với I là cường độ dòng điện đi qua vật dẫn (đơn vị: amperes). V là điện áp trên vật dẫn (đơn vị volts), R: Điện trở (đơn vị: ohms). Trong định luật Ohm, điện trở R không phụ thuộc vào cường độ dòng điện và R luôn là 1 hằng số.
Trong vật lý, thuật ngữ định luật Ohm cũng được dùng để chỉ các dạng khái quát khác của luật Ohm gốc. Ví dụ đơn giản sau:
Trong đó J là mật độ dòng tại một vị trí nhất định trong vật liệu điện trở, E là điện trường tại vị trí đó, và σ (Sigma) là một tham số phụ thuộc vật liệu được gọi là độ dẫn. Đây là dạng khác của Định luật Ohm viết bởi Gustav Kirchhoff.
Lịch sử Định luật Ohm
Ohm là một định luật quan trọng nhất trong điện học, định luật do một nhà vật lý học người Đức tên là Ohm (George) (1787 – 1854) phát minh.
Ohm nghiên cứu các tính chất của điện trở trong những năm 1825 và 1826, và công bố kết quả vào năm 1827 trong cuốn Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet (“Nghiên cứu phương trình toán học của mạch điện”)[2]. Ông đã lấy cảm hứng từ công trình nghiên cứu của Fourier về lý thuyết sự truyền nhiệt để chứng minh để giải thích nghiên cứu của mình.
Từ nhỏ Ohm đã được cha dạy môn toán, cũng được cha ông rèn luyện đôi tay khéo léo, đó cũng chính là cơ sở để sau này ông đã tự tay chế tạo được các dụng cụ thí nghiệm để tiến hành nghiên cứu. Vào năm 1811 ông nhận học vị tiến sĩ ở trường Đại học Bilett Island.
Phạm vi áp dụng
Định luật Ohm được hình thành trên cơ sở nghiên cứu thực nghiệm, Trong hầu hết các thí nghiệm với nhiều vật liệu khác nhau, Ohm thấy rằng cường độ dòng điện gần như tỷ lệ thuận so với điện trường. Đa số các kim loại và nhiều vật liệu dẫn điện khác tuân thủ định luật Ohm một cách gần đúng. nó đơn giản hơn so với Phương trình Maxwell.
Định luật của Ohm đã được kiểm chứng trên một loạt các quy mô lớn về chiều dài. Vào đầu thế kỷ 20, người ta cho rằng định luật của Ohm sẽ thể áp dụng ở quy mô nguyên tử, nhưng các thí nghiệm thực hiện không như kỳ vọng. Vào năm 2012, các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng luật của Ohm hoạt động với các dây dẫn silicon nhỏ chỉ với bốn nguyên tử rộng và một nguyên tử cao.
Dạng vi phân
Ở dạng vi phân, định luật Ohm liên hệ giữa cường độ điện trường, E, với mật độ dòng điện, j, và điện trở suất, ρ:
Dòng xoay chiều
Với dòng điện xoay chiều, một thiết bị Ohm sẽ tuân theo định luật Ohm như sau:
với Z là trở kháng tại tần số của hiệu điện thế, không phụ thuộc vào độ lớn của hiệu điện thế.