Почему одни проводники следуют закону Ома, а другие нет? Разве нет универсального закона, который мог бы объяснить течение тока?
Физика пока не содержит действительно «универсальных» законов. Закон Ома, как и любой другой в физике, зависит от контекста. неявно действителен только в простой теории цепей, в теории поля он имеет вид как видно из статьи в вики.
Отклонения от закона Ома связаны с электрическими свойствами проверяемого проводника/среды. Используемый «закон» или уравнение будет определяться прагматическими соображениями полезности.
Закон Ома - это предположение о том, что значение сопротивления резистора не зависит от величины и полярности приложенной разности потенциалов. Многие проводники, такие как диод, зависят от полярности приложенной разности потенциалов — например, вы должны приложить положительное или отрицательное напряжение, чтобы ток протекал по проводнику.
С другой стороны, омический резистор будет иметь ток, который линейно зависит от потенциала, поэтому, чем больше положительное напряжение приложено к резистору, тем больше будет положительный ток через резистор. Поскольку R = V/I в цепи, если и V, и I увеличиваются или уменьшаются с постоянной, линейно пропорциональной скоростью, R будет постоянным, поскольку множители, масштабирующие числитель и знаменатель, компенсируют друг друга... и это это то, что подразумевается под резистором, чтобы быть омическим.
Большинство проводников меняют свое сопротивление при изменении температуры, и, подобно диодам, некоторые проводники имеют совершенно нелинейные отношения между током и напряжением. Поскольку закон Ома на самом деле не является законом, более последовательный способ взглянуть на материал — рассмотреть его «мгновенное» сопротивление или его удельное сопротивление (свойство материала, а не геометрию материала):
"="
определяется как удельное сопротивление - оно определяется электрическим полем, , деленная на плотность тока , (ток на площадь поперечного сечения). Таким образом, интуитивно материал с высоким удельным сопротивлением имеет низкую плотность тока, обусловленную большим электрическим полем (помните, электронные поля пропорциональны силе, действующей на частицу), а материал с низким удельным сопротивлением имеет большую плотность тока, обусловленную большим электрическим полем. слабое электрическое поле...
В любом случае, главный вывод, который следует сделать из этого, состоит в том, что закон Ома является всего лишь «законом» по историческим причинам — в действительности закон Ома описывает особую подгруппу проводников, которые имеют линейную зависимость между током и напряжением, но есть много проводников, которые не соответствуют этому ограничению.
Стив Бирнс