ينص قانون أوم على أن التيار عبر موصل بين نقطتين يتناسب بشكل مباشر مع الجهد عبر النقطتين، وعند تقديم ثابت التناسب والمقاومة، يصل المرء إلى المعادلة الرياضية المعتادة التي تصف هذه العلاقة  V = I R، حيث I هو التيار من خلال الموصل بوحدات الأمبير، وV هي الجهد المقاس عبر الموصل بوحدات فولت، و R هي مقاومة الموصل في وحدات أوم، وبشكل أكثر تحديدا ينص قانون أوم على أن البحث والتطوير في هذه العلاقة ثابت ومستقل عن التيار، وقانون أوم هو علاقة تجريبية تصف بدقة التوصيلية للغالبية العظمى من المواد الموصلة كهربائيا على العديد من أوامر حجم التيار، ولكن بعض المواد لا تطيع قانون أوم وتسمى هذه المواد غير أومية .

ما الذي يقوم عليه ويدور حوله قانون اوم

يعتمد قانون اوم علي فرق الجهد الكهربائي والمطبق علي دائره كهربائيه بسيطه وشده التيار الكهربائي المار فيها مع تغير طول السلك المستخدم فيها، وينص هذا القانون علي ان فرق الجهد الكهربائي بين طرفي ناقل معدني يتناسب طرديا مع شده التيار المار فيه، وقد سمي قانون اوم بهذا الاسم نسبه الي العالم الفزيائي الالماني الذي الذي وضعه “جورج سيمون اوم“، وسمي القانون على اسم الفيزيائي الألماني جورج أوم، الذي وصف في مقالة نشرت عام 1827 قياسات الجهد والتيار المطبق من خلال دوائر كهربائية بسيطة تحتوي على أطوال مختلفة من الأسلاك، وأوضح أوم نتائجه التجريبية بمعادلة أكثر تعقيدا .

قانون اوم

في الفيزياء يستخدم مصطلح قانون أوم للإشارة إلى التعميمات المختلفة للقانون، وعلى سبيل المثال الشكل المتجه للقانون المستخدم في الكهرومغناطيسية وعلوم المواد، حيث J هي الكثافة الحالية في موقع معين في مادة مقاومة،E هي المجال الكهربائي في ذلك الموقع، و σ هي معلمة تعتمد على المواد تسمى الموصلية، وإعادة صياغة قانون أوم هذا تعود إلى غوستاف كيرشوف .

تاريخ قانون اوم

في يناير 1781 قبل عمل جورج أوم، جرب هنري كافينديش جرار ليدن أنابيب زجاجية ذات قطر وطول متفاوتين مليئة بمحلول الملح، وقام بقياس التيار من خلال ملاحظة مدى قوة الصدمة التي شعر بها أثناء إكمال الدائرة بجسمه، وكتب كافنديش أن “السرعة” (الحالية) تختلف مباشرة باسم “درجة كهربة” (الجهد)، ولم ينقل نتائجه إلى علماء آخرين في ذلك الوقت، وكانت نتائجه غير معروفة حتى نشرها ماكسويل في عام 1879، وحدد فرانسيس رونالدز “شدة” (الجهد) و “الكمية” (الحالية) للكومة الجافة، ومصدر الجهد العالي في عام 1814 باستخدام الإلكتروميتر ورقة الذهب، وجد كومة جافة أن العلاقة بين المعلمتين لم تكن متناسبة في ظل ظروف أرصاد جوية معينة، وقام أوم بعمله في مجال المقاومة في عامي 1825 و 1826 ونشر نتائجه في عام 1827 .

ربما كان قانون أوم أهم الأوصاف الكمية المبكرة لفيزياء الكهرباء، ونحن نعتبره واضحا تقريبا اليوم، وعندما نشر أوم أعماله لأول مرة لم يكن الأمر كذلك، وكان رد فعل النقاد لمعاملته لهذا الموضوع مع العداء، ووصفوا عمله بأنه “شبكة من الأوهام العارية”، وأعلن وزير التعليم الألماني أن “الأستاذ الذي بشر بهذه البدع كان لا يستحق تعليم العلوم” وأكدت الفلسفة العلمية السائدة في ألمانيا في ذلك الوقت أن لا يلزم إجراء تجارب لتطوير فهم الطبيعة لأن الطبيعة مرتبة جيدا، ويمكن استنتاج الحقائق العلمية من خلال التفكير وحده، أيضا كان شقيق أوم مارتن عالم الرياضيات يقاتل النظام التعليمي الألماني، وأعاقت هذه العوامل قبول عمل أوم ولم يصبح عمله مقبولا على نطاق واسع حتى الأربعينيات من القرن التاسع عشر، ومع ذلك تلقى أوم تقديرا لإسهاماته في العلوم قبل وفاته .

قانون أوم في القرن 19

في الخمسينيات من القرن التاسع عشر، عرف قانون أوم على هذا النحو واعتبر مثبتا على نطاق واسع وأصبحت البدائل مثل “قانون بارلو” مصداقية من حيث التطبيقات الحقيقية لتصميم نظام التلغراف، كما ناقشها صموئيل إف بي مورس في عام 1855، وفي الخمسينيات من القرن التاسع عشر عرف قانون أوم على هذا النحو واعتبر مثبتا على نطاق واسع، وتم اكتشاف الإلكترون في عام 1897 من قبل جيه جيه، وتومسون وسرعان ما أدرك أن الجسيم (حامل الشحنة) هو الذي يحمل التيارات الكهربائية في الدوائر الكهربائية .

وفي عام 1900 اقترح بول درود النموذج الأول (الكلاسيكي) للتوصيل الكهربائي، ونموذج درود الذي قدم أخيرا شرحا علميا لقانون أوم، وفي هذا النموذج يتكون الموصل الصلب من شبكة ثابتة من الذرات (أيونات)، مع إلكترونات التوصيل تتحرك بشكل عشوائي فيها، ويؤدي الجهد عبر الموصل إلى وجود مجال كهربائي، مما يسرع الإلكترونات في اتجاه المجال الكهربائي، مما يسبب انجرافا من الإلكترونات التي هي التيار الكهربائي، ومع ذلك تصطدم الإلكترونات بالذرات وتنتثر منها، مما يؤدي إلى تعشيق حركتها وبالتالي تحويل الطاقة الحركية المضافة إلى الإلكترون بواسطة الحقل إلى تسخين (طاقة حرارية)، وباستخدام توزيعات إحصائية يمكن إثبات أن متوسط ​​سرعة الانجراف للإلكترونات، وبالتالي التيار يتناسب مع المجال الكهربائي، وبالتالي الجهد على مدى واسع من الفولتية .

نطاق قانون اوم

قانون أوم هو قانون تجريبي وهو تعميم من العديد من التجارب التي أظهرت أن التيار يتناسب تقريبا مع المجال الكهربائي لمعظم المواد، كما إنها أقل أهمية من معادلات ماكسويل ولا يتم الالتزام بها دائما، وستنهار أي مادة معينة تحت حقل كهربائي قوي بما فيه الكفاية، وبعض المواد ذات الأهمية في الهندسة الكهربائية هي “غير أهمي” تحت الحقول الضعيفة، وتمت ملاحظة قانون أوم على مجموعة واسعة من المقاييس الطولية، وفي أوائل القرن العشرين كان يعتقد أن قانون أوم سيفشل على المستوى الذري ولكن التجارب لم تثبت هذا التوقع، واعتبارا من عام 2012 أثبت الباحثون أن قانون أوم يعمل لأسلاك السيليكون التي لا يقل عرضها عن أربعة ذرات وارتفاع واحد في الذرة .