Lei de Ohm: a relação corrente-tensão revelada

A lei de Ohm é uma regra fundamental para a análise de circuitos elétricos, descrevendo a relação entre três grandes quantidades físicas: tensão, corrente e resistência. Representa que a corrente é proporcional à tensão em dois pontos, com a constante de proporcionalidade sendo a resistência.

O relacionamento definido pela lei de Ohm é geralmente expresso em três formas equivalentes:

Eu = V / R
R = V / Eu
V = IR

com essas variáveis ​​definidas em um condutor entre dois pontos da seguinte maneira:

• Eu representa o corrente elétrica, em unidades de ampères.
• V representa o Voltagem medido através do condutor em volts, e
• R representa a resistência do condutor em ohms.

Uma maneira de pensar nisso conceitualmente é que, como uma corrente, Eu, flui através de um resistor (ou mesmo através de um condutor não perfeito, que possui alguma resistência), R, então a corrente está perdendo energia. A energia antes de atravessar o condutor será, portanto, maior que a energia depois de atravessar o condutor, e essa diferença elétrica é representada na diferença de tensão,

A diferença de tensão e corrente entre dois pontos pode ser medida, o que significa que a resistência em si é uma quantidade derivada que não pode ser medida diretamente experimentalmente. No entanto, quando inserimos algum elemento em um circuito que possui um valor de resistência conhecido, você está capaz de usar essa resistência junto com uma tensão ou corrente medida para identificar os outros quantidade.

O físico e matemático alemão Georg Simon Ohm (16 de março de 1789 - 6 de julho de 1854 EC) realizou pesquisa em eletricidade em 1826 e 1827, publicando os resultados que passaram a ser conhecidos como Lei de Ohm em 1827. Ele conseguiu medir a corrente com um galvanômetro e tentou duas configurações diferentes para estabelecer sua diferença de tensão. A primeira foi uma pilha voltaica, semelhante às baterias originais criadas em 1800 por Alessandro Volta.

Ao procurar uma fonte de tensão mais estável, ele posteriormente mudou para termopares, que criam uma diferença de tensão com base na diferença de temperatura. O que ele realmente mediu diretamente foi que a corrente era proporcional à diferença de temperatura entre as duas junções elétricas, mas como a diferença de tensão estava diretamente relacionada à temperatura, isso significa que a corrente era proporcional à tensão diferença.

Em termos simples, se você dobrou a diferença de temperatura, dobrou a tensão e também a corrente. (Supondo, é claro, que seu termopar não derreta ou algo assim. Existem limites práticos em que isso poderia ser quebrado.)

Ohm não foi o primeiro a investigar esse tipo de relacionamento, apesar de publicar primeiro. Trabalho anterior do cientista britânico Henry Cavendish (10 de outubro de 1731 - 24 de fevereiro de 1810 EC) no A década de 1780 o levou a fazer comentários em seus diários que pareciam indicar o mesmo relação. Sem que isso fosse publicado ou comunicado a outros cientistas de sua época, os resultados de Cavendish não eram conhecidos, deixando a abertura para Ohm fazer a descoberta. É por isso que este artigo não se intitula Lei de Cavendish. Esses resultados foram publicados posteriormente em 1879 por James Clerk Maxwell, mas nesse momento o crédito já estava estabelecido para Ohm.

Outra maneira de representar a Lei de Ohm foi desenvolvida por Gustav Kirchhoff (de Leis de Kirchoff fama) e assume a forma de:

J = σE

onde essas variáveis ​​representam:

• J representa a densidade de corrente (ou corrente elétrica por unidade de área de seção transversal) do material. Esta é uma quantidade vetorial que representa um valor em um campo vetorial, o que significa que contém uma magnitude e uma direção.
• sigma representa a condutividade do material, que depende das propriedades físicas do material individual. A condutividade é a recíproca da resistividade do material.
• E representa o campo elétrico nesse local. É também um campo vetorial.

A formulação original da Lei de Ohm é basicamente uma modelo idealizado, que não leva em consideração as variações físicas individuais dentro dos fios ou o campo elétrico que se move através dele. Para a maioria das aplicações básicas de circuitos, essa simplificação é perfeitamente adequada, mas ao entrar em mais detalhes ou ao trabalhar com elementos de circuitos mais precisos, pode ser É importante considerar como o relacionamento atual é diferente em diferentes partes do material, e é aí que entra essa versão mais geral da equação. jogar.