กฎของโอห์ม (Ohm’s Law)-ฟิสิกส์

  กฎของโอห์ม   “เมื่ออุณหภูมิคงที่  ค่าของกระแสไฟฟ้าที่ผ่านโลหะตัวนำหนึ่งจะมีค่าแปรผัน ตรงกับความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างปลายทั้งสองของตัวนำนั้น     โดยอัตราส่วนระหว่างความต่างศักย์ไฟฟ้ากับกระแสไฟฟ้าย่อมมีค่าคงที่   เรียกว่า  ความต้านทาน”   

กฎของโอห์ม ใช้อธิบายความสัมพันธ์ระหว่างกระแสไฟฟ้ากับ ความต่างศักย์ไฟฟ้า และ กระแสไฟฟ้ากับความต้านทาน กล่าวคือ กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านตัวนำใดๆ แปรผันโดยตรงกับความต่างศักย์ (แรงดันไฟฟ้า หรือแรงดันตกคร่อม) (คือกระแสมีค่ามากหรือน้อยตามความต่างศักย์นั้น) เขียนเป็นสมการได้ว่า

 ∝ 

และกระแสไฟฟ้าจะแปรผกผันกับความต้านทานระหว่างสองจุดนั้น(คือถ้าความต้านทานมากจะทำให้กระแสไหลผ่านน้อย, ถ้าความต้านทานน้อยจะทำให้มีกระแสมาก) เขียนเป็นสมการได้ว่า

 ∝ /

นำสูตรสมการทางคณิตศาสตร์ทั้งสองมารวมกัน, เขียนได้ดังนี้:

โดยที่  คือความต่างศักย์ มีหน่วยเป็น โวลต์,  คือกระแสในวงจร หน่วยเป็น แอมแปร์ และ  คือความต้านทานในวงจร หน่วยเป็น โอห์ม

กฎดังกล่าวตั้งชื่อเป็นเกียรติให้กับ จอร์จ โอห์ม นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน ผู้ที่ตีพิมพ์ผลงานในปี พ.ศ. 2370 (ค.ศ. 1827) บรรยายการทดลองวัดค่าแรงดันและกระแสผ่านลวดความยาวต่าง ๆ กัน และอธิบายผลด้วยสมการ (ซึ่งซับซ้อนกว่าสมการบนเล็กน้อย)

ค่าความต้านทาน ของอุปกรณ์ต้านทาน เช่น ตัวต้านทาน มีค่าคงที่ ที่กระแสและแรงดันช่วงที่กว้าง เมื่อตัวต้านทานถูกนำมาใช้ในเงื่อนไขดังกล่าว เรียกตัวต้านทานนั้นว่า อุปกรณ์โอห์มิก (ohmic device) เพราะว่า เพียงค่าความต้านทานค่าเดียว ก็สามารถใช้อธิบายคุณสมบัติของอุปกรณ์นั้นได้ แต่ถ้าป้อนแรงดันที่สูงมาก อุปกรณ์ดังกล่าวจะสูญเสียคุณสมบัติ โอห์มิก ไป ซึ่งค่าความต้านทานมักสูงกว่าความต้านทานในสภาวะปกติ

จากความสัมพันธ์ดังกล่าว สามารถนำไปคำนวณปริมาณที่เกี่ยวข้องได้ ดังตัวอย่าง

สรุป

นอกจากนี้ยังมีสูตรที่ใช้ในการคำนวณหาค่าต่าง ๆ ในวงจรไฟฟ้าอีกดังนี้

ภาพด้านบนเป็น สูตรความสัมพันธ์กฎของโอห์ม

จากสูตรในรูป จะมีสูตรหลักอยู่เพียง 2 สูตรเท่านั้น นอกนั้นเป็นสูตรที่ได้จากการแทนค่าในสูตร ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องจำสูตรทั้งหมดเพียงแต่ต้องรู้ที่มาของแต่ละสูตรก็จะทำให้ได้สูตรที่ต้องการทั้ง 12 สูตร ได้ โดยมีวิธีการหาสูตรต่าง ๆ ได้ดังรูป