قانون اهم چیست؟
قانون اهم ابتدایی ترین و یکی از مهم ترین قانون های الکترونیک است. نقش این قانون آن است که به ما کمک کند، تا ارتباط میان مفاهیم جریان، ولتاژ و مقاومت یا امپدانس(هرگونه مقاومتی دربرابر جریان) را دریابیم. این ارتباط میتواند در موقعیت های مختلف، نقش قانون اهم در الکترونیک را به ما نشان دهد.
قانون اهم توسط چه کسی کشف شد؟
جرج سیمون اهم، ریاضی دان و فیزیک دان آلمانی در سال 1827 تئوری رویکرد ریاضی در الکترونیک را در شهر برلین منتشر کرد. مهم ترین مبحث این مقاله، رابطه جریان، ولتاژ و مقاومت بود که با مخالفین زیادی روبرو شد. به همین جهت، اهمیت مقاله و اکتشافات او مورد توجه قرار نگرفت. اما در سال 1841، از سمت انجمن سلطنتی انگلستان، برترین نشان علمی را دریافت کرد و حدود 30 سال بعد از مرگ او، انجمن مهندسان برق جهان در گردهمایی پاریس، واحد مقاومت الکتریکی را اهم نامیدند تا نام و یاد او را گرامی دارند.
قانون اهم نشان می دهد که ولتاژ با مقاومت ارتباط مستقیم و جریان با مقاومت ارتباط معکوس دارد. یعنی اگر مقاومت هادی الکتریکی به هر دلیلی افزایش پیدا کند، جریان عبوری از هادی کاهش پیدا می کند. این رابطه را می توان به سه صورت نوشت که معمولا با مثلث ضرب و تقسیم بین این سه عنصر بیان می شود. این قانون میتواند در تعمیرات برد الکترونیکی کاربردی باشد.
Rنماد مقاومت الکتریکی:
Iنماد جریان الکتریکی:
Vنماد ولتاژ الکتریکی:
برفرض مثال اگر سیمی داشته باشیم که با عبور جریان الکتریکی از آن دمای خود را ثابت نگه می دارد و بدانیم مقاومت آن سیم چقدر است، می توانیم با ضرب کردن جریان در مقدار مقاومت، مقدار ولتاژ دو سر سیم را بدست بیاوریم.
آیا قانون اهم همیشه صادق است؟ قانون اهم تا جایی صدق می‌کند که تغییر دما محسوس نباشد و تاثیری بر مقدار مقاومت ویژه هادی نداشته باشد. درواقع از آنجایی که قانون اهم به تبدیل گرمایی فوریه نیز مرتبط می شود، فقط در گرادیان های پایین دما موثر است و در گرادیان های بالاتر نقض می شود. اگر عنصر امپدانسی نیز غیر خطی باشد قانون اهم در این مورد کاربردی ندارد.
کاربرد قانون اهم چیست؟
یکی از مهم ترین موارد کاربرد قانون اهم، تقسیم ولتاژی و تقسیم جریانی بین امپدانس های موازی و یا سری است. هنگامی که دو یا چند عنصر امپدانسی موازی می شوند، طبق قانون کِیرشهف ولتاژ آنها برابر خواهد بود و متناسب با مقدار مقاومت آنها، جریان کشی رخ می دهد که به آن تقسیم جریانی اطلاق می‌شود. همچنین وقتی دو یا چند عنصر امپدانسی سری می شوند، طبق قانون کیرشهف جریان آنها برابر است و هر کدام از آنها سهمی از ولتاژ ورودی را استفاده می کنند که به آن تقسیم ولتاژی گفته می شود. نکته اینجاست که حتما باید عناصر را در حوزه امپدانس آنها بررسی کرد تا این قضیه صدق کند.
یکی دیگر از مباحثی که کاربرد قانون اهم را در مدارات الکتریکی نشان می‌دهد، تبدیل منبع های تونن و نورتن است. با استفاده از این قانون می‌توان یک منبع ولتاژ سری با مقاومت را به یک منبع جریان موازی با مقاومت تبدیل کرد. همچنین به طور معادل، امکان تبدیل یک منبع جریان موازی با مقاومت به یک منبع ولتاژ سری با مقاومت نیز میسر است. برای آشنایی مقاومت چیست مقاله قرار گرفته در سایت پیرامون این موضوع را مطالعه فرمایید.
در حوزه تعمیرات نیز، قانون اهم بسیار کاربرد دارد که مهم‌تربن آن، توانایی محاسبه مقاومت یک المان توسط مولتی متر، با اعمال ولتاژ و جریان از پیش تعیین شده و استفاده از رابطه خواهد بود. در واقع مولتی متر با اعمال ولتاژ معین به دو سر المان، مقاومت آن را اندازه می گیرد. برای آشنایی بیشتر با اینکه مولتی متر چیست مقاله قرار گرفته در سایت را مطاعه فرمایید.
خلاصه مطلب
قانون اهم ارتباط بین مفاهیم جریان، ولتاژ و مقاومت یا امپدانس را به ما نشان می دهد. جرج سیمون اهم ریاضی دان و فیزیک دان آلمانی برای اولین بار آن را مطرح کرد و به همین مناسبت نام او را به عنوان واحد اندازه گیری مقاومت انتخاب کردند. سه فرمول اصلی برای ارتباط قانون اهم مطرح است که هرگاه دو مقدار از آن معلوم و سومی مجهول باشد، می توانیم مقدار سوم را تعیین کنیم.از کاربردهای قانون اهم می توان به تقسیم ولتاژی، تبدیل منابع، اندازه گیری های مولتی متر و ... اشاره کرد.
