Проводник— это просто пассивная составная часть электрической цепи. Такое мнениепревалировало вплоть до сороковых годов девятнадцатого столетия. Так зачем зрятратить время на его исследование?
Однимиз первых ученых, занявшихся вопросом проводимости проводников, был СтефаноМарианини (1790—1866). К своему открытию он пришел случайно, изучая напряжениебатарей. Стефано заметил, что с увеличением числа элементов Вольтова столбаэлектромагнитное воздействие на стрелку не увеличивается заметным образом. Этозаставило Марианини сразу же подумать, что каждый вольтов элемент представляетсобой препятствие для прохождения тока.
Онпровел опыты с парами «активными» и «неактивными» (т. е. состоящими из двухмедных пластинок, разделенных влажной прокладкой) и опытным путем нашелотношение, в котором современный читатель узнает частный случай закона Ома, когдасопротивление внешней цепи не принимается во внимание, как это и было в опытеМарианини.Ом признавал заслуги Марианини, хотя его труды и не сталинепосредственной помощью в работе.
/>Георг Симон Ом (1789—1854) родился вЭрлангене, в семье потомственного слесаря. Роль отца в воспитании мальчика былаогромной, и, пожалуй, он всем тем, чего добился в жизни, обязан отцу. Послеокончания школы Георг поступил в городскую гимназию.
ГимназияЭрлангена курировалась университетом и представляла собой учебное заведение, соответствующеетому времени. Успешно окончив гимназию, Георг весной 1805 года приступил кизучению математики, физики и философии на философском факультете Эрлангенскогоуниверситета. Проучившись три семестра, Ом принял приглашение занять местоучителя математики в частной школе швейцарского городка Готтштадта.
В1809 году Георгу было предложено освободить место и принять приглашение надолжность преподавателя математики в город Нейштадт. Другого выхода не было, ик Рождеству он перебрался на новое место. Но мечта окончить университет непокидает Ома. В 1811 году он возвращается в Эрланген. Самостоятельные занятияОма были на- основы мироздания 75 столько плодотворными, что он в том же годусмог окончить университет, успешно защитить диссертацию и получить степеньдоктора философии.
Сразуже по окончании университета ему была предложена должность приват-доцентакафедры математики этого же университета. Преподавательская работа вполнесоответствовала желаниям и способностям Ома. Но, проработав всего три семестра,он по материальным соображениям, которые почти всю жизнь преследовали его, вынужденбыл подыскивать более оплачиваемую должность. Королевским решением от 16декабря 1812 года Ом был назначен учителем математики и физики школы вБамберге.
Вфеврале 1816 года реальная школа в Бамберге была закрыта. Учителю математикипредложили за ту же плату проводить занятия в переполненных классах местнойподготовительной школы. Потеряв всякую надежду найти подходящуюпреподавательскую работу, отчаявшийся доктор философии неожиданно получаетпредложение занять место учителя математики и физики в иезуитской коллегииКельна. Он немедленно выезжает к месту будущей работы.
Здесь,в Кельне, он проработал девять лет. Именно здесь он «превратился» из математикав физика. Наличие свободного времени способствовало формированию Ома какфизика-исследователя. Он с увлечением отдается новой работе, просиживая долгиечасы в мастерской коллегии и в хранилище приборов.
Омзанялся исследованиями электричества. Он начал свои экспериментальныеисследования с определения относительных величин проводимости различныхпроводников. Применив метод, который стал теперь классическим, он подключалпоследовательно между двумя точками цепи тонкие проводники из различныхматериалов одинакового диаметра и изменял их длину так, чтобы получаласьопределенная величина тока.
Какпишет В.В. Кошманов, «Ом знал о появлении работ Барлоу и Беккереля, в которыхбыли описаны экспериментальные поиски закона электрических цепей. Знал он и орезультатах, к которым пришли эти исследователи. Хотя и Ом, и Барлоу, иБеккерель в качестве регистрирующего прибора использовали магнитную стрелку, соблюдалиособую тщательность в соединении цепи и источник электрического тока в принципебыл одной и той же конструкции, однако полученные ими результаты былиразличными.
Истинаупорно ускользала от исследователей. Необходимо было, прежде всего, устранитьсамый значительный источник погрешностей, каким, по мнению Ома, былагальваническая батарея. Уже в своих первых опытах Ом заметил, что магнитноедействие тока при замыкании цепи произвольной проволокой уменьшается современем…
Этоснижение практически не прекращалось с течением времени, и ясно было, чтозаниматься поиском закона электрических цепей при таком положении делбессмысленно. Нужно было или использовать другой тип генератора электрическойэнергии из уже имеющихся, или создавать новый, или разрабатывать схему, вкоторой изменение ЭДС не сказывалось бы на результатах опыта. Ом пошел попервому пути».
Послеопубликования первой статьи Ома Поггендорф посоветовал ему отказаться отхимических элементов и воспользоваться лучше термопарой медь — висмут, незадолгодо этого введенной Зеебеком.
Омприслушался к этому совету и повторил свои опыты, собрав установку стермоэлектрической батареей, во внешнюю цепь которой включались последовательновосемь медных проволок одинакового диаметра, но разной длины.
Силутока он измерял с помощью своего рода крутильных весов, образуемых магнитнойстрелкой, подвешенной на металлической нити. Когда ток, параллельный стрелке, отклонялее, Ом закручивал нить, на которой она была подвешена, пока стрелка неоказывалась в своем обычном положении; сила тока считалась пропорциональнойуглу, на который закручивалась нить.
Омпришел к выводу, что результаты опытов, проведенных с восемью различнымипроволоками, могут быть выражены уравнением — частное от а, деленного на х + в,где х означает интенсивность магнитного действия проводника, длина которогоравна х, а а и в — константы, зависящие соответственно от возбуждающей силы иот сопротивления остальных частей цепи.
Условияопыта менялись: заменялись сопротивления и термоэлектрические пары, норезультаты все равно сводились к приведенной выше формуле, которая очень простопереходит в известную нам, если заменить х силой тока, а — электродвижущейсилой и в + х — общим сопротивлением цепи.
Омпроводит опыты и с четырьмя латунными проволоками — результат тот же. «Отсюдаследует важный вывод, — пишет Кошманов, — что найденная Омом формула, связывающаяфизические величины, характеризующие процесс протекания тока в проводнике, справедливане только для проводников из меди. По этой формуле можно рассчитыватьэлектрические цепи независимо от материала проводников, используемых приэтом…
/>/>
… Крометого, Ом установил, что постоянная в не зависит ни от возбуждающей силы, ни отдлины включенной проволоки. Этот факт дает основание утверждать, что величина вхарактеризует неизменяемую часть цепи. А так как сложение в знаменателеполученной формулы возможно только для величин одинаковых наименований, то, следовательно,постоянная в, заключает Ом, должна характеризовать проводимость неизменяемойчасти цепи.
Впоследующих опытах Ом изучал влияние температуры проводников на ихсопротивление. Он вносил исследуемые проводники в пламя, помещал их в воду столченым льдом и убеждался, что электрическая проводимость проводниковуменьшается с повышением температуры и увеличивается с понижением ее».
Получивсвою знаменитую формулу, Ом пользуется ею для изучения действия мультипликатораШвейггера на отклонение стрелки и для изучения тока, который проходит вовнешней цепи батареи элементов, в зависимости от того, как они соединены —последовательно или параллельно. Таким образом, он объясняет, чем определяетсявнешний ток батареи, — вопрос, который был довольно темным для первыхисследователей.
Появляетсяв свет знаменитая статья Ома «Определение закона, по которому металлы проводятконтактное электричество, вместе с наброском теории вольтаического аппарата имультипликатора Швейггера», вышедшая в 1826 году в «Журнале физики и химии»
Появлениестатьи, содержащей результаты экспериментальных исследований в областиэлектрических явлений, не произвело впечатления на ученых. Никто из них даже немог предположить, что установленный Омом закон электрических цепей представляетсобой основу для всех электротехнических расчетов будущего.
В1827 году в Берлине он опубликовал свой главный труд «Гальваническая цепь, разработаннаяматематически». Ом вдохновлялся в своих исследованиях работой «Аналитическаятеория тепла» (1822) Жана Батиста Фурье (1768—1830).
Ученыйпонял, что механизм «теплового потока», о котором говорит Фурье, можноуподобить электрическому току в проводнике. И подобно тому, как в теории Фурьетепловой поток между двумя телами или между двумя точками одного и того же телаобъясняется разницей температур, точно так же Ом объясняет разницей «электроскопическихсил» в двух точках проводника возникновение электрического тока между ними.
Омвводит понятия и точные определения электродвижущей силы, или«электроскопической силы», по выражению самого ученого, электропроводности исилы тока. Выразив выведенный им закон в дифференциальной форме, приводимойсовременными авторами, Ом записывает его и в конечных величинах для частныхслучаев конкретных электрических цепей, из которых особенно важнатермоэлектрическая цепь. Исходя из этого, он формулирует известные законыизменения электрического напряжения вдоль цепи.
Нотеоретические исследования Ома также остались незамеченными Теоретическаяработа Ома разделила судьбу работы, содержащей его экспериментальныеисследования. Научный мир по-прежнему выжидал.
Тольков 1841 году работа Ома была переведена на английский язык, в 1847 году — наитальянский, в 1860 году — на французский. Раньше всех из зарубежных ученыхзакон Ома признали русские физики Ленц и Якоби. Они помогли и егомеждународному признанию. При участии русских физиков, 5 мая 1842 годаЛондонское Королевское общество наградило Ома золотой медалью и избрало своимчленом Ом стал лишь вторым ученым Германии, удостоенным такой чести.
Оченьэмоционально отозвался о заслугах немецкого ученого его американский коллега ДжГенри «Когда я первый раз прочел теорию Ома, — писал он, — то она мнепоказалась молнией, вдруг осветившей комнату, погруженную во мрак»
Означении исследований Ома точно сказал профессор физики Мюнхенскогоуниверситета Е. Ломмель при открытии памятника ученому в 1895 году «ОткрытиеОма было ярким факелом, осветившим ту область электричества, которая до негобыла окутана мраком.
Омуказал единственно правильный путь через непроходимый лес непонятных фактов.Замечательные успехи в развитии электротехники, за которыми мы с удивлениемнаблюдали в последние десятилетия, могли быть достигнуты только на основеоткрытия Ома. Лишь тот в состоянии господствовать над силами природы иуправлять ими, кто сумеет разгадать законы природы. Ом вырвал у природы такдолго скрываемую тайну и передал ее в руки современников».
Список литературы
СаминД. К. «Сто великих научных открытий»., М.:«Вече», 2002 г.
Дляподготовки данной работы были использованы материалы с сайта www.electrolibrary.info