הצגת המקור של הדף "חוק אוהם"

[[קובץ:La Loi d'Ohm (timbre RFA).jpg|ממוזער|250px|בול גרמני מ-1994, המוקדש לחוק אוהם, אשר מציג קשר פשוט ושימושי בין [[מתח חשמלי|המתח]], [[זרם חשמלי|הזרם]] ו[[התנגדות חשמלית|ההתנגדות החשמלית]].]]

[[קובץ:OhmsLaw.svg|ממוזער|150px|חוק אוהם - V מסמן מתח חשמלי בין שתי נקודות בגוף, I מסמן זרם חשמלי בין שתי נקודות בגוף ו-R מסמן את התנגדות הגוף העשוי מחומר אוהמי.]]

'''חוק אוהם''' (מבוטא '''חוק אוֹם''', ב[[אנגלית]]: '''Ohm's Law''') הוא קשר פשוט ושימושי בין [[מתח חשמלי|מתח]], [[זרם חשמלי|זרם]] ו[[התנגדות חשמלית]] בחומרים מסוימים. חוק אוהם הוא אחד ה[[חוק פיזיקלי|חוקים]] הבסיסיים בתורת [[מעגל חשמלי|המעגלים החשמליים]]. החוק התפרסם ב־[[1826]] על ידי [[גאורג סימון אוהם]] ונקרא על שמו.

אוהם גילה שבחומרים מסוימים (בעיקר [[מתכת|מתכות]]) המוגדרים כ"חומרים אוהמיים" ובתנאים מסוימים, היחס בין המתח המושרה בין שתי נקודות בחומר לזרם העובר ביניהן, הוא גודל קבוע שאינו תלוי בגודלם ובכיוונם של המתח והזרם. גודל זה מוגדר כ[[התנגדות חשמלית|התנגדות החשמלית]] בין שתי הנקודות. כלומר בגופים העשויים מחומרים אלו מתקיים:

ערך קבוע = <math> \ R= \frac{V}{I}=\mbox{const}</math>

כאשר:
* <math>V</math> (לעיתים מסומן באות <math>U</math>) – מתח חשמלי בין שתי נקודות בגוף העשוי מחומר אוהמי. מתח נמדד ביחידות [[וולט]] (V). יחידה זו נקראת על שם הפיזיקאי האיטלקי [[אלסנדרו וולטה]].
* <math>I</math> – זרם חשמלי בין שתי הנקודות. זרם נמדד ביחידות [[אמפר]] (A). יחידה זו נקראת על שם הפיזיקאי והמתמטיקאי הצרפתי [[אנדרה-מארי אמפר]].
* <math>R</math> – ההתנגדות החשמלית בין שתי הנקודות. התנגדות נמדדת ביחידות [[אוהם]] (Ω). יחידה זו נקראת על שם הפיזיקאי הגרמני [[גאורג סימון אוהם]].

==חומרים אוהמיים==
לגוף בעל שתי נקודות קצה מוגדרות המקיים את חוק אוהם נהוג לקרוא [[נגד אידיאלי]]. קיימים רכיבים חשמליים הנקראים נגדים מעשיים (או בקיצור [[נגד]]ים), אשר תגובתם לזרם ולמתח קרובה לתגובה של נגד אידיאלי. לנגדים יש התנגדות קבועה בקירוב בתחומים מוגדרים של [[תנאי סביבה]] (כגון טמפרטורה), זרמים ומתחים.

חומרים אוהמיים בעלי מקדם התנגדות נמוך במיוחד נקראים [[מוליך חשמלי|מוליכים]]. חומרים בעלי מקדם התנגדות גבוה במיוחד נקראים [[מבודד חשמלי|מבדדים]].

==חוק אוהם הדיפרנציאלי==
עבור זרמים העוברים בתווך שאינו אחיד ופשוט, ניתן להשתמש בצורה מקומית של חוק אוהם – חוק אוהם הדיפרנציאלי:
{{משוואה
|הזחה=:
|משוואה = <math>\vec{E}=\vec{J} \rho</math>
|צבע מסגרת = #0073CF
|צבע רקע = #F5F9FF}}

כאשר <math>\vec{J}</math> הוא [[וקטור (פיזיקה)|וקטור]] [[צפיפות זרם|צפיפות הזרם]], <math>\rho</math> היא מקדם ההתנגדות ו־<math>\vec{E}</math> הוא וקטור [[שדה חשמלי|השדה החשמלי]]. במקרה הכללי ביותר, מקדם המוליכות תלוי בכיוון המרחבי של הזרם, ואז <math>\sigma</math> היא [[טנזור]] מדרגה שנייה ולא [[סקלר (פיזיקה)|סקלר]].

ניתן לנסח את החוק גם כך:
:<math>\vec J = \frac{\vec E}{\rho} = \vec E \sigma</math>
כאשר <math>\sigma</math> היא מקדם המוליכות.

==חוק אוהם היחסותי==
{{לשכתב|רצוי להבהיר את התוכן או לפחות להסביר מוטיבציה גם למי שלא למד אלקטרודינמיקה יחסותית|נושא=מדעי הטבע}}
ב[[טנזור|כתיב קו-וריאנטי]] ניתן לכתוב את חוק אוהם הדיפרנציאלי על ידי:
<math>\ J^\alpha = - \sigma F^{\alpha \beta} U_{\beta} </math>,
כאשר <math>\ J^\alpha </math> הוא [[4-וקטור]] המבטא את [[צפיפות זרם|צפיפות הזרם החשמלי]], <math>\ U_{\beta}</math> מבטא את 4-וקטור המהירות ו - <math>\ F^{\alpha \beta} </math> הוא [[טנזור השדה האלקטרומגנטי]]. מאחר שההתפתחות בזמן של המטען החשמלי תלויה בהתפתחות בזמן של הזרם החשמלי (על ידי [[משוואת רציפות|משוואת הרציפות]]), ניתן להוסיף לכתיב זה רכיב המייצג את צפיפות המטען החשמלי:
<math>\ J^\alpha = - \sigma F^{\alpha \beta} U_{\beta} + \hat{\rho} U_{\alpha} </math>,
כאשר <math>\ \hat{\rho} </math> מייצג את צפיפות המטען של נושאי הזרם כפי שנמדד ב[[תורת היחסות הפרטית#הזמן על פי תורת היחסות|מערכת העצמית]] של המוליך.

== תוקף החוק ==
[[קובץ:Ohmsches Gesetz.svg|ממוזער|תרשים המייצג את חוק אוהם והדרכים השונות להשתמש בו]]
[[קובץ:Треугольник Ома.jpg|ממוזער|אופן השימוש בחוק אוהם - ניתן לחשב את הפרמטר שהוסתר על ידי שני הפרמטרים שלא הוסתרו.]]

חוק אוהם הוא חוק [[אמפיריציזם|אמפירי]]. ישנם מספר מודלים על פיהם חוק אוהם נגזר מתוך [[אלקטרומגנטיות|התורה האלקטרומגנטית]], כמו [[מודל דרודה]]. במקרים רבים הנחות המודל אינן מתקיימות. במערכות כאלו, גם חוק אוהם אינו מתקיים. בפרט, היחס הליניארי אותו חוק אוהם מתאר בין [[מתח חשמלי|המתח]] [[זרם חשמלי|לזרם]], מתקיים בטווח טמפרטורות מסוים ואינו נכון באופן כללי (לדוגמה בטמפרטורות גבוהות או נמוכות מאד).

החוק תקף בחומרים ספציפיים (בעיקר מתכות, תמיסות [[אלקטרוליט]]יות ו[[גרפיט]]) וכלל לא מתקיים ב[[מוליך למחצה|מוליכים למחצה]], שם היחס בין המתח לזרם אינו ליניארי. כמו כן, שדות חשמליים חזקים (הנוצרים בעיקר במתחים גבוהים) יוצרים תופעות פריצה חשמלית כגון [[ברק]]ים, [[קשת חשמלית]] וכשלים במבודדים, אשר מורידים את ההתנגדות משמעותית - כלומר חוק אוהם מפסיק להיות תקף בתנאים אלה.

== קישורים חיצוניים ==
{{ויקישיתוף בשורה}}
* [http://www.israelelectric.net/presentation/חוק-אוהם מצגת בחוק אוהם]
* {{דוידסון|ארז גרטי|חוק אוהם|tikshuv/physics/חוק-אוהם|22 בספטמבר 2011}}
*[http://ofer-megged-phys-notes.blogspot.co.il/2016/04/blog-post.html חוק אוהם] מתוך הבלוג "[http://ofer-megged-phys-notes.blogspot.co.il/ רשימות בפיזיקה עיונית]"
* {{בריטניקה}}

{{חשמל}}
{{בקרת זהויות}}

[[קטגוריה:חוקי החשמל|אוהם]]