11.4-Ohm's Law

11.4-Ohm's Law Important Formulae

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Ohm's Law is a fundamental principle in the field of electricity, describing the relationship between voltage, current, and resistance in an electrical circuit. Named after the German physicist Georg Simon Ohm, this law is essential for understanding how electrical circuits operate.

Statement of Ohm's Law

Ohm's Law states that the current (I) flowing through a conductor between two points is directly proportional to the voltage (V) across the two points and inversely proportional to the resistance (R) of the conductor. Mathematically, it can be expressed as:

V = I × R

Where:

  • V: Voltage in volts (V)
  • I: Current in amperes (A)
  • R: Resistance in ohms (Ω)
Understanding the Variables
  • Voltage (V): The electrical potential difference between two points in a circuit, which drives the flow of current.
  • Current (I): The flow of electric charge in the circuit, representing the rate at which charge is moving.
  • Resistance (R): The opposition offered by a material to the flow of current, influenced by the material's properties, length, and cross-sectional area.
Graphical Representation

The relationship described by Ohm's Law can be represented graphically. A plot of current (I) versus voltage (V) produces a straight line through the origin, indicating that current increases linearly with an increase in voltage, provided that resistance remains constant. The slope of this line represents the resistance (R).

Applications of Ohm's Law
  • Circuit Analysis: Ohm's Law is used to analyze electrical circuits, enabling the calculation of unknown values such as current, voltage, or resistance.
  • Designing Electrical Devices: Engineers utilize Ohm's Law in designing circuits for devices to ensure they operate within safe limits.
  • Troubleshooting: By applying Ohm's Law, technicians can diagnose issues in electrical systems by checking voltage and current readings.
Limitations of Ohm's Law

While Ohm's Law is widely applicable, it has limitations:

  • Ohm's Law is applicable only to ohmic materials, where the resistance remains constant regardless of voltage and current.
  • In non-ohmic materials (e.g., diodes, transistors), the relationship between voltage and current is not linear.
  • Temperature changes can affect resistance, leading to deviations from Ohm's Law.
Calculating Values Using Ohm's Law

To use Ohm's Law effectively, rearranging the formula is often necessary:

  • To find current: I = V/R
  • To find voltage: V = I × R
  • To find resistance: R = V/I
Practical Example

Consider a circuit with a voltage of 12 volts and a resistance of 4 ohms:

  • Using Ohm's Law, we calculate the current:
  • I = V/R = 12V / 4Ω = 3A
  • This indicates a current flow of 3 amperes through the circuit.


Elilopes, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

11.4-Ohm's Law

ओहम का नियम विद्युत धारा और विद्युत प्रतिरोध के बीच के संबंध को स्पष्ट करता है। इसे जॉर्ज साइमोन ओहम ने 1827 में प्रस्तुत किया था। ओहम का नियम बताता है कि एक चालक में विद्युत धारा उसके दोनों सिरों के बीच लगाए गए वोल्टेज (वोल्टेज ड्रॉप) के समानुपाती होती है और प्रतिरोध (R) के व्युत्क्रमा अनुपाती होती है।

ओहम का नियम निम्नलिखित रूप में व्यक्त किया जाता है:

$V = I \times R$

यहाँ,

  • $V$ = वोल्टेज (Volts)
  • $I$ = विद्युत धारा (Amperes)
  • $R$ = प्रतिरोध (Ohms)

ओहम का नियम केवल उन पदार्थों के लिए लागू होता है जिनमें प्रतिरोध स्थिर रहता है और वे तापमान के प्रभाव से बहुत प्रभावित नहीं होते। उदाहरण के लिए, अधिकांश धातुएं ओहमिक पदार्थ होते हैं, जहाँ प्रतिरोध तापमान में परिवर्तन के साथ थोड़ा बढ़ता है, लेकिन धारा और वोल्टेज के बीच सीधा अनुपात बना रहता है।

ओहम का नियम तीन तरीकों से उपयोग किया जा सकता है:

  1. वोल्टेज ($V$) की गणना: यदि प्रतिरोध ($R$) और धारा ($I$) ज्ञात हों, तो वोल्टेज की गणना की जा सकती है।
  2. धारा ($I$) की गणना: यदि वोल्टेज ($V$) और प्रतिरोध ($R$) ज्ञात हों, तो धारा की गणना की जा सकती है।
  3. प्रतिरोध ($R$) की गणना: यदि वोल्टेज ($V$) और धारा ($I$) ज्ञात हों, तो प्रतिरोध की गणना की जा सकती है।

अधिकांश धातु में ओहम का नियम लागू होता है, लेकिन कुछ पदार्थों जैसे अर्धचालक, बैटरी, और सूपरकंडक्टर में ओहम का नियम नहीं लागू होता। उदाहरण के लिए, बैटरियों में विद्युत धारा वोल्टेज के अनुपात में वृद्धि नहीं करती क्योंकि बैटरियों का प्रतिरोध वोल्टेज के साथ बदलता है।

ओहम का नियम एक महत्वपूर्ण विज्ञान अवधारणा है, क्योंकि यह विद्युत सर्किटों के डिजाइन और विश्लेषण में सहायक होता है। यह सुनिश्चित करता है कि हम सही वोल्टेज, धारा, और प्रतिरोध का चयन कर सकें, ताकि विद्युत उपकरणों का सुरक्षित और प्रभावी ढंग से उपयोग किया जा सके।

ओहम का नियम विद्युत यांत्रिकी, इंजीनियरिंग और अन्य विज्ञान के क्षेत्रों में व्यापक रूप से लागू होता है। इसका उपयोग सर्किट डिजाइन, फ्यूज, और अन्य विद्युत यांत्रिक उपकरणों में किया जाता है।