המעגל החשמלי

חוק אוהם

עד כה מצאנו שבמעגל החשמלי זורם זרם חשמלי המתאר מבחינה כמותית את קצב העברת המטען החשמלי במעגל. בפרק זה נלמד במה תלוי גודל זה, כלומר, נמצא מהם הגורמים הקובעים את קצב העברת המטען החשמלי במעגל.

מניסויים שנערכו עם מוליכים שונים התקבלו תוצאות המדידה הבאות:

מתח חשמלי V	זרם חשמלי I
	מוליך א'	מוליך ב'	מוליך ג'
1	0.20	0.15	0.33
2	0.41	0.30	0.67
3	0.59	0.44	1.01
4	0.82	0.61	1.32
5	1.00	0.74	1.68
6	1.21	0.90	2.00
7	1.39	1.05	1.33
8	1.61	1.20	2.67

אם נשרטט על הגרף את היחס הקיים בין המתח V (ציר x) לזרם החשמלי I (ציר y) הזורם בכל מוליך נקבל שלושה קווים ישרים. קווים ישרים אלו מלמדים כי קיים יחס ישר בין עוצמת הזרם החשמלי I הזורמת במוליך ובין עוצמת המתח החשמלי V של מקור המתח המחובר בין קצותיו.

I α V

גרף תלות מתח חשמלי בזרם חשמלי במוליכים

כל קו ישר השייך לאחד מסוגי המוליכים השונים הוא בעל שיפוע מסוים. גודל השיפוע מתאר את היחס שבין הזרם החשמלי למתח החשמלי עבור אותו מוליך. נגדיר את השיפוע להיות מקדם קבוע G אשר יהפוך את היחס הישר שלעיל למשוואה,

I = G V

הקבוע G של כל מוליך מהווה בעצם מקדם המרה המתרגם את עוצמת המתח החשמלי המסופק בין שני קצותיו לזרם חשמלי הזורם דרכו. תחת אותה עוצמה של מתח חשמלי V מוליך בעל תכונה של מקדם G גדול יותר יעביר יותר זרם חשמלי I מאשר מוליך בעל תכונה של מקדם G קטן יותר. נזכיר שזרם חשמלי הוא מדד לקצב העברת המטען החשמלי. מכאן שהמקדם G מהווה מדד לאיכות ההולכה החשמלית של המוליך.

המקדם G מייצג גודל פיזיקאלי חדש הנקרא מוליכות חשמלית.
יחידת המוליכות החשמלית היא האות S והיא מחליפה את היחידה A/V.

נסייג ונציין כי אופיין היחס הישר שבין הזרם למתח, המיוצג על-ידי המקדם המספרי הקבוע G, אינו תמיד תקף לכל מוליך מכל סוג חומר ובכל טמפרטורה. אך על פי רוב, מתקיים יחס ישר זה במוליכים מתכתיים הנפוצים בשימוש במעגל החשמלי והנמצאים בטמפרטורה קבועה.

במעגל החשמלי מקובל לדון לא במידת המוליכות החשמלית אלא במידת ההתנגדות החשמלית. כלומר, במקום לסווג מוליכים חשמליים בעזרת טיב המוליכות החשמלית G שלהם נבחן אותם לפי רמת ההתנגדות החשמלית R שלהם,

R = 1 / G

ההתנגדות החשמלית היא כמובן הערך ההופכי למוליכות החשמלית.
יחידת ההתנגדות החשמלית היא האות היוונית Ω המחליפה את היחידה 1/S.

נציב את ההתנגדות החשמלית במשוואה המקשרת בין המתח והזרם ונקבל,

I = G V
I = V / R
V = I R

הקשר האחרון שמצאנו, המקשר בין מכפלת הזרם בהתנגדות ובין המתח החשמלי, קרוי חוק אוהם, על-שם מגלהו של קשר זה. עוד על גילוי חוק אוהם ניתן לקרוא בפרק מיוחד באתר זה.

[לפרק הקודם | לפרק הבא]

[ עמוד ראשי - חשמל | המעגל החשמלי : מבוא | מעגל חשמלי בסיסי | הזרם החשמלי | חוק אוהם | ההתנגדות החשמלית | נגד חשמלי | נגד משתנה | חיבור נגדים | סיכום ]