всякий школьник четверка знает фундаментальный закон электрической цепи, раскрытый выставляющимся немецким ученым Георгом Омом. Простое на начальный взор соотношение между электрическим током, усилием и сопротивлением, учрежденное Омом, потребовало от него не исключительно бездонных сведений, однако и огромного долголетнего труда, завидного мастерства экспериментатора и поразительной настырности в достижении мишени. Многие крупные ученые с недоверием отнеслись к открытию неведомого школьного учителя физики и математики.
На протяжении более четверти века после создания первого родника электрического тока – вольтова столба (1799 г.) – многие физики ошибочно почитали, что вожатый представляет «чисто бездеятельной долею электрической цепи».
К сожалению, западноевропейские физики не были знакомы с работой русского физика Василия Петрова «Известия о гальвани-вольтовских опытах…», в коей был впервинку использован термин «сопротивление» и доказано, что размеры электрического тока зависит от площади поперечного сечения проводника. будто ратифицировал английский журнал Science Progress, своими разысканиями Петров «предвосхитил закон Ома». приметим также, что ученый не владел никаких электроизмерительных приборов и о величине тока судил по интенсивности процесса электролиза в неодинаковых жидкостях.
Ом был одним из первых исследователей, занявшихся установлением количественных закономерностей в электрических цепях. Это угодило вдалеке не легковесной задачей. Не было именито, какие величины надобно измерять, понятия о усилии и сопротивлении проводников не были общепринятыми, а многим физикам вообще неведомы. Свойства первых ключей электрического тока также не были довольно изучены, не имелось и приборов для измерения электрических величин. шеренга ученых (Х. Дэви, А. Беккерель и др.) предпринимали попытки найти соотношения между величинами, характеризующими процессы в электрических цепях, однако исключительно Г. Ому удалось учредить основной закон электрической цепи.
В марте 1787 г. в немецком городе Эрлангене в семье потомственного слесаря родился парнишка, окрещенный Георгом, какому было суждено прославить на века скромную династию Омов.
матерь Георга почила, когда ему чуть миновало 10 лет, отчего воспитанием сына занимался тятя – мастак кузнечного и слесарного девала, выдававшийся завидным стремлением к познаниям и сумевший воспитать эти качества у двух своих сыновей, кои позднее стали знаменитыми учеными. Благодаря родителю Георг умело употреблял слесарными инструментами, что здорово сгодилось предбудущему молодому исследователю при изготовлении всяческих приборов и устройств.
родителю удалось пригласить нескольких профессоров Эрлангенского университета поддержать его сыновьям обуять основами математики, физики и философии. Это позволило Георгу глянцевито окончить городскую гимназию.
Сохранилось любопытное доказательство профессора математики Эрлангенского университета К. Лангсдорфа, экзаменовавшего в июне 1804 г. пятнадцатилетнего Георга: «В течение пятичасовой беседы я проверил его познания по всем разделам элементарной математики, арифметики, геометрии, тригонометрии, статики и механики, а также выяснил его познания в области тончайшей геометрии и математического разбора. На все мои спросы я получил борзые и пунктуальные ответы. почитай уверен, что оба брата из этой семьи станут не менее знаменитыми, чем братья Бернулли; обладая эдаким усердием и обладая этакий талант, они обогатят науку, если найдут отвечающее внимание и поддержку». Каким ошеломительным провидцем угадал профессор Лангсдорф!
Отзыв именитого профессора означал зачисление Георга Ома в Эрлангенский университет. После завершения гимназии весной 1805 г. Георг становится студентом философского факультета и с пристрастием продолжает дела математикой, физикой и философией.
В университете Ом выделяется не исключительно гробовыми сведениями и природной одаренностью, однако и своими спортивными успехами и артистизмом: он наилучший конькобежец и бильярдист университета, а в плясках на студенческих вечеринках ему нету равновеликих. И в этом он многим был должен родителю, какой приучал своих ребятенков к спорту, совершал с ними отдаленные прогулки, увлекая красой охватывающей природы. тятя даже придумал простейшие измерительные инструменты, занимаясь с ребятенками землемерными расчетами: они определяли площади пашен, вычисляли и составляли схемы дорог и их протяженность.
В течение трех семестров Ом успешно осваивает курс наук, однако, разумея вещественные трудности родителя, решает стать трудиться, дабы поддержать фамилию. Осенью 1806 г. Георг принимает приглашение на пост учителя математики в частной школе швейцарского городка Готтштадта. Начинающему педагогу чуть миновало 17 лет!
коротая дела со школьниками, Георг продолжает улучшать свои познания по математике, физике, химии и философии, штудирует труды корифеев науки – Эйлера и Лапласа.
Спустя пять лет, в 1811 г., Ом возвращается в Эрлангенский университет; самостоятельно заведенные познания позволили ему успешно закончить учебу, защитить диссертацию, получить степень доктора философии.
Молодого доктора зачисляют на пост приват-доцента кафедры математики университета. Он увлекается педагогической деятельностью, однако непрерывная нехватка денег вынуждает его подыскивать более высокооплачиваемую работу. По рекомендации проректора университета в 1813 г. Ома принимают преподавателем математики и физики в школе города Вамберга (Бавария).
С юных лет Ом обвык созидательны смотреть к любой работе. Вскоре он обращается к администрации школы с предложением реорганизовать систему преподавания математики и в 1817 г. публикует первую печатную работу с изложением свежеиспеченных методов обучения и развития у занимающихся «способности к математическому мышлению». И вожделея вначале его идеи не получили должного признания, сквозь несколько лет они были длинно оценены, и Ом был удостоен почетной премии.
В розысках более увлекательного места работы Ом поступает в качестве учителя математики и физики в одну из славных школ г. Кельна, обладавшую важную экспериментальную лабораторию. тут Ом угадал в своей стихии: все безвозбранное минута он провождет в лаборатории, ремонтируя преклонные и учреждая последние приборы. Вот тут-то ему сгодился эксперимент «потомственного слесаря» и незаурядного конструктора-изобретателя.
В те годы, будто и многие способные молодые ученые, Ом увлекается электротехническими и магнитными явлениями, ремонтирует электростатическую машину, изготавливает несколько электроприборов. В 1812 г. Ом катал родителю, что продолжает штудировать классические труды Лапласа, Лежандра, Лагранжа, Био и все свое минута отзывается «изучению недавно распахнутого явления электромагнетизма». Ом почитал, что в то минута наименее разработанной была проблема гальванического тока, и в этой области он «…меньше итого мог опасаться конкуренции».
Прежде итого надобно было разобраться в особенностях неодинаковых ключей электрического тока, раскусить, какие телесные величины характеризуют их интенсивность и надежность. Уже было именито, что проводники, связывающие полюса ключей тока, нагреваются в подвластности от площади пластин вольтова столба. величественно было выяснить, будто действуют на температуру нагрева проводников их длина и наружность металла, отчего минута разрядки батареи зависит от материала проводников. По-видимому, они рознятся по способности провождать электричество.
Вначале Ом занялся определением электропроводности проволок из платинированной меди по-различной длины, располагающих равное поперечное сечение. будто уже отмечалось, можно исключительно сожалеть, что Ому, будто и иным европейским физикам, не были имениты изыскания явлений в электрических цепях, опубликованные еще в 1802 г. на русском стиле выставляющимся физиком В.В. Петровым.
однако Ом, разумеется, был знаком с открытием датского физика Г.Х. Эрстеда (1819 г.), доказавшим деяние электрического тока на магнитную стрелку. Он также осведомил о создании простейшего индикатора электрического тока – мультипликатора: магнитная стрелка, примощенная на медной оси внутри рамки с током, отклонялась.
однако Ому необходим был прибор, позволявший измерять величину электрического тока. И исключительно незаурядная эрудиция и мастерство изобретателя-конструктора позволили ему разрешить эту нелегкую задачу.
Ему были имениты таково величаемые «крутильные весы», созданные еще в 1784 г. знаменитым французским ученым и инженером Ш.О. Кулоном (1736–1806), исследовавшим законы кручения металлических нитей для определения силы взаимодействия электрических зарядов и магнитных полюсов и разинувшим закон, таскающий его имя.
однако Кулон созерцал притяжение и отталкивание шариков, заряженных статическим электричеством. А будто измерить величину электрического тока?
тяжко представить, сколько бессонных ночей протянул молодой ученый, дабы реконструировать «весы» Кулона. Ему удалось найти столь оригинальное техниче-ское решение, что позднее физики праведно прозвали установку Ома «первым прибором для электрических измерений». центральное усовершенствование заключалось в том, что вместо коромысла с бузиновым шариком Ом подвешивал на металлической нити магнитную стрелку над проводником, по какому протекал электрический ток и по углу отклонения этой стрелки определял сравнительную величину тока. Кроме того, он уверился в нестабильности родника тока – гальванического элемента, «возбуждающая сила» коего модифицировалась при его включении и выключении. Точность измерений также снижалась из-за того, что внутреннее сопротивление батарей было неизмеримо предельнее сопротивления исследуемых проводников.
Усовершенствованный Омом измерительный прибор воображал собой стеклянный цилиндр (см. рисунок), обладавший по окружности «градусную» (измерительную) шкалу. сквозь центральное дыра пропускалась серебряная нить, прикрепленная сверху к микрометрической головке q, кою можно поворачивать в ходе эксперимента. Внизу к нити прикреплялась магнитная стрелка tt. При прохождении тока по вожатому под стрелкой нить закручивалась, и стрелка отклонялась на найденный угол. накручивая верхнюю измерительную головку, Ом возвращал магнитную стрелку в отправное теза и дословно фиксировал угол ее отклонения. Во избежание оплошки он завел небольшую линзу l, дабы недурственнее видать «визирную линию».
В начальных экспериментах, когда родником тока предназначалась гальваническая батарея, о дефицитах коей уже было произнесено, итоги измерений угодили неточными. Первая статья Ома по разысканию проводимости неодинаковых металлов и подвластности угла отклонения магнитной стрелки от площади поперечного сечения проводника была опубликована в «Журнале физики и химии» в 1825 г. под званием «Предварительное оповещение о законе, по какому металлы коротают контактное электричество».
И вожделея Ом завел значительный факт, что проволоки одного и того же материала, отличающиеся площадью поперечного сечения, владеют «…одинаковую проводимость, если их длины соразмерны их поперечным сечениям», предложенная им формула попала неверной. уместно, Ом сам смыслил неточность своих экспериментов, не случаем наименовав свою статью «предварительным сообщением». надобно признать, что положенные Омом оплошки позднее стали одной из причин недоверия к его последующим публикациям. однако Ом не был бы Омом, если бы «опустил руки» от первых осечек, шиворот-навыворот, он разрешил продолжить свои изыскания.
Мы осознанно детально описываем созидательные розыски Ома, дабы подчеркнуть, особливо для начинающих исследователей свежеиспеченных явлений, во-первых, сколько нелегок линия к познанию истины, во-вторых, нужда умения разбирать причины осечек и изыскивать способы преодоления неминучих трудностей в процессе изысканий.
В первую хвост Ом разрешил отделаться от перной причины оплошек – гальванической батареи, «возбуждающая сила» коей примечательно опадает со временем. Он заменил батарею термоэлементом, воспользовавшись открытием профессора Берлинского университе
|