巨視的な形でのオームの法則は、回路内の電圧と電流の強さが比例定数である直接比例抵抗であることを示しています。これら3つの量をそれぞれV、I、Rと表記すると、オームの法則は次のように述べています。V = IR
同様に、オームの法則は、交流回路で純粋に抵抗性ではない回路要素を含むように一般化されています。このように、次の形式を取ります：V = IZ
図1.オームの法則は多くの回路に適用できます。出典：ウィキメディア・コモンズ。トラピカ
ここで、Zはインピーダンスです。これは、コンデンサーやインダクタンスなどの回路要素による交流の通過に対する反対も表します。
すべての回路材料と要素がオームの法則に準拠しているわけではないことに注意してください。それが有効なものはオーム要素と呼ばれ、満たされないものは非オームまたは非線形と呼ばれます。
一般的な電気抵抗器はオームタイプですが、ダイオードとトランジスタは、電圧と電流の関係が線形ではないため、そうではありません。
オームの法則は、バイエルン生まれのドイツの物理学者であり数学者でもあるジョージサイモンオーム（1789-1854）がその名前を負っています。SI International Systemの電気抵抗の単位は彼の名誉にちなんで名付けられました：ギリシャ文字Ωでも表されるオーム。
どのように計算されますか？
オームの法則の巨視的な形が最もよく知られていますが、実験室で簡単に測定できる量をリンクするため、微視的な形は電界Eと電流密度Jの 2つの重要なベクトル量を関連付けます。
σが材料の導電率である場合、電流を伝導するのがいかに簡単かを示す特性。その部分では、Jはベクトルであり、その大きさは電流Iの強度と循環する断面積Aの間の商です。
材料内部の電界とそれを循環する電流との間に自然なつながりがあると仮定するのは論理的です。つまり、電流が大きいほど、電流も多くなります。
しかし、電流には空間の方向がないため、ベクトルではありません。一方、ベクトルJは導体の断面積に垂直または垂直であり、その方向は電流の方向です。
このオームの法則から、長さofの導体と断面積Aを想定し、JとEの大きさを次のように代入して、最初の方程式に到達します。
導電率の逆は抵抗率と呼ばれ、ギリシャ文字ρで表されます。
したがって：
導体の抵抗
式V =（ρℓ/ A）.Iでは、定数（ρℓ/ A）は抵抗なので、次のようになります。
導体の抵抗は3つの要因に依存します：
-その抵抗率ρ、それを製造する材料の典型的なもの。
-長さℓ。
-断面の領域A。
現在のキャリアは導体内部の他の粒子と衝突してエネルギーを失う機会が多いため、ℓが大きいほど抵抗が大きくなります。逆に、Aが大きいほど、現在のキャリアが材料を規則正しく移動することが容易になります。
最後に、各材料の分子構造には、物質が電流を流しやすい容易さがあります。したがって、たとえば、銅、金、銀、プラチナなどの金属は抵抗率が低く、良好な導体ですが、木、ゴム、油はそうではないため、抵抗率が高くなります。
例
オームの法則の例を2つ示します。
オームの法則を確認する実験
簡単な経験はオームの法則を示しています。これには、導電性材料、可変電圧源、およびマルチメーターが必要です。
電圧Ｖは、導電性材料の端部間に確立され、それは少しずつ変化しなければならない。可変電源を使用すると、マルチメータで測定された前記電圧の値と、導体を流れる電流Iを設定できます。
VとIの値のペアがテーブルに記録され、それらを使用してグラフがグラフ用紙に作成されます。結果の曲線が直線の場合、材料はオーミックですが、それ以外の曲線の場合、材料は非オーミックです。
最初のケースでは、導体の抵抗Rまたはその逆のコンダクタンスに等しい線の傾きを決定できます。
下の画像の青い線は、オーム材料のこれらのグラフの1つを表しています。一方、黄色と赤の曲線は、たとえば半導体のような非オーム材料でできています。
図2.グラフIと オーム材料（青い線）と非オーム材料のV。出典：ウィキメディア・コモンズ。
オームの法則の水力学的アナロジー
オームの法則における電流は、パイプを循環する水の流れと同様の振る舞いをすることを知るのは興味深いことです。英国の物理学者オリバーロッジは、水力学の要素を使用して電流の挙動のシミュレーションを提案した最初の人物です。
たとえば、パイプは導線を表しています。水は導線を通って流れ、電流は後者を通って流れるからです。配管にくびれがあると水の通過が難しくなるので、電気抵抗と同等になります。
チューブの両端の圧力の違いにより水が流れるため、高さやウォーターポンプに違いが生じます。同様に、電位（バッテリー）の違いが電荷を動かし続けます。 、単位時間あたりの水の流れまたは体積に相当します。
ピストンポンプは交流電圧源の役割を果たしますが、ウォーターポンプを使用する利点は、電気回路が電流を流す必要があるのと同じように、油圧回路が閉じられることです。
図3.オームの法則の水力学的アナロジー：a）の水流システムとb）の単純な抵抗回路。出典：Tippens、P。2011。Physics：Concepts and Applications。第7版。マグローヒル。
抵抗器とスイッチ
回路のスイッチに相当する、それは活栓です。それはこのように解釈されます：回路が開いている（活栓が閉じている）場合、水と同様に電流は流れません。
一方、スイッチが閉じている（活栓が完全に開いている）場合、電流と水はどちらも問題なく導体またはパイプを通って流れることができます。
ストップコックまたはバルブは、抵抗を表すこともできます。タップが完全に開いているときは、抵抗がゼロまたは短絡しているのと同じです。完全に閉じると回路が開いたようになり、部分的に閉じると特定の値の抵抗を持つようになります（図3を参照）。
演習
-演習1
電気アイロンは、正しく機能するために120Vで2Aを必要とすることが知られています。その抵抗は何ですか？
解決
オームの法則から抵抗を解決します。
-演習2
直径3 mm、長さ150 mのワイヤーの電気抵抗は20°Cで3.00Ωです。材料の抵抗率を見つけます。
解決
方程式R =ρℓ/ Aが適切であるため、断面積を最初に見つける必要があります。
最後に、置換すると、次のようになります。
参考文献
- Resnick、R。1992。物理学。スペイン語の3番目の拡張版。ボリューム2.CompañíaEditorial Continental SA de CV
- シアーズ、ゼマンスキー。2016.現代物理学と大学物理学。14 番目。Ed。Volume 2. 817-820。
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- Tippens、P。2011。Physics：Concepts and Applications。第7版。マグローヒル。
- セビリア大学。応用物理学科III。電流の密度と強度。から回復：us.es。
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