Сначала XIX века существенное число физиков увлеклись выяснением высококачественных и количественных закономерностей явлений электромагнетизма. Что все-таки касается первопричины всех этих явлений, самого электрического тока, то тут продолжали царствовать очень туманные представления, лишенные любых опытнейших обоснований.
Первым физиком, попытавшимся узнать главные внутренние закономерности прохождения неизменного электрического тока через проводники, был умеренный школьный учитель в г. Кельне Георг Симон Ом (1789—1854), удостоенный только в возрасте 62 лет, т. е. за два года до собственной погибели, звания простого доктора.
Георг Симон Ом (1789—1854)
Георг Симон Ом родился в Эрлангене в 1789 году в семье слесаря, у которого было очень необыкновенное для сресаря хобби: он сам отлично знал и обожал арифметику и смог обучить арифметике собственных малышей. Всю свою жизнь Георг Симон Ом он был «всего только» учителем арифметики, но его открытия в области физики были так важны, что он вошел в историю естественных наук.
После посещения гимназии Георг Симон Ом поначалу изучал арифметику, физику и философию в Эрлангене, а у собственного отца научился металлообработке. В течение следующих нескольких десятилетий он зарабатывал на жизнь учителем арифметики и физики в Швейцарии, Бамберге и Кельне. Кроме преподавательской деятельности, Ом проводил насыщенные исследования и опыты в области физики.
С 1817 г. по 1825 г. Ом работает старшим педагогом арифметики и физики в реальной гимназии Кельна-на-Рейне, где в 1820 г. практически сразу с А. М. Ампером начинает заниматься исследованием гальванических цепей. К 1825 г. все главные экспериментальные работы оказались законченными, и создатель для окончания и подготовки к публикации обобщающей рукописи переезжает из провинции в Берлин.
Невзирая на удачные исследования, сначала он не получил огромного признания как ученый. Закон Ома, сформулированный им в 1826 году и при помощи которого он вошел в историю как физик, в то время в значимой степени игнорировался.
Сначала Ом задался целью найти количественную связь между электровозбуждающей силой, интенсивностью гальванического тока и сопротивлением проводника. Его 1-ые опыты, размещенные в 1826 г, затруднялись непостоянством применявшихся в то время гальванических частей.
По совету Поггендорфа, Ом воспользовался в предстоящем батареей термоэлементов. Установка его состояла из 2-ух оловянных сосудов, в одном из которых находилась кипящая вода, в другом снег либо лед.
Термоэлектрическая батарея представляла собой висмутовый стержень, к которому были привинчены болтами пластинки из меди. Места контактов размещались в оловянных полых цилиндрах, опущенных в сосуды. Свободные концы медных пластинок были погружены в чашечки с ртутью, к которым были подведены надлежащие проводники. В цепь врубались проволочные эталоны из разных металлов.
Схема оборудования, использовавшегося Георгом Симоном Омом при проведении собственных опытов (из книжки "Georg Simon Ohm and the First Comprehensive Theory of Electrical Conductivity in Metals")
Сила тока измерялась средством крутильного аппарата, сделанного по чертежам самого Ома. На узкой сплющенной железной проволоке длиной около 12 см была подвешена магнитная стрелка, которая размещалась параллельно магнитному меридиану. Стрелка находилась поблизости исследуемого проводника. Когда через проводник шел ток, стрелка отклонялась и могла быть возвращена в нулевое положение.
Стрелка находилась поблизости исследуемого проводника. Когда через проводник шел ток, стрелка отклонялась и могла быть возвращена в нулевое положение средством поворота головки подвеса, снабженной делениями. Относительные значения силы тока определялись по углам поворота.
Ранее британский химик Гемфри Дэви (1778—1829) ввел понятие проводимости проводников, которая прямо пропорциональна сечению проводника и назад пропорциональна его длине. Он выстроил ряд металлов в порядке уменьшения проводимости: серебро, медь, свинец, золото, цинк, олово, платина, палладий, железо.
Ом пошел далее и ввел понятие удельной электропроводности (по современной терминологии), т. е. электропроводности цилиндрического проводника единичной длины и единичной площади сечения.
Варьируя длину, поперечник и материал образцов, Ом сделал вывод, что его результаты удовлетворяют уравнению
где X — интенсивность магнитного воздействия проводника длиной х, а и b — константы, зависящие от электровозбуждающей силы батареи и сопротивления иных частей цепи. В итоге тщательных измерений Ом установил закон, носящий его имя.
Главным законом для электрической цепи является закон, сформулированный германским физиком Георгом Омом в 1826 г. Закон Ома: I (в амперах) = U (в вольтах)/R ( в омах), т. е. ток через сопротивление прямо пропорционален напряжению на сопротивлении и назад пропорционален сопротивлению. Это соотношение можно также записать так — напряжение (U) равно произведению тока ( I ) в амперах и сопротивления (R) в омах.
Коэффициент пропорциональности в этой формуле, естественно, не случаем равен единице. Ом, ампер и вольт выбраны нарочно такими, как они есть, дабы направить этот коэффициент в единицу.
Открытый им закон вне сомнения явился в электродинамике центральным и послужил основой для сотворения других.
1-ая формулировка закона Ома, изготовленная его своим почерком в записной книге (Архив Германского музея, Мюнхен, Германия).
Подробнее про закон Ома и его значение смотрите тут: Закон Ома в пользующемся популярностью изложении
После того, как Георг Симон Ом сделал свое открытие, он не тормознул на формальной стороне открытого, им закона. Уже в 1827 г. он опубликовал книжку под заглавием «Гальваническая цепь, обработанная математически», в какой попробовал вывести этот закон из теоретических суждений.
Сколь значимый объем работ сделал и к каким выводам пришел Ом, достоверно непонятно. В вступлении к нареченной книжке он прямо пишет о стесненных вещественных критериях и значимых трудностях, связанных с возможностью ознакомления с новейшей литературой. Потому создатель показывает, что публикуется только та часть, которая может повстречаться с наименьшей конкурентнстью.
В этой работе Ом исходит из аналогии между распространением «электричества» и «теплоты». Он сопоставляет, открытый им закон для электрического тока с законом для термического потока, сформулированным Фурье, и подтверждает корректность собственного начального догадки. При всем этом он в первый раз вводит (по аналогии с падением температур) «падение электрических напряжений».
Для измерения этого «падения» Ом присоединяет поначалу один, потом 2-ой концы проводника с током к «подвижному телу, называемому «электроскопом» и обладающему постоянными электрическими качествами, и определяет силу, с которой подвижная часть электроскопа притягивается либо отталкивается от данного конца проводника. Ом именовал эту силу «электроскопической силой». Таким макаром, «падение напряжения» измерялось как разность электроскопических сил.
Из аналогии математических выражений для электрического и термического токов в проводниках «можно,— по воззрению Ома,— с полным правом заключить о внутренней связи между этими обоими явлениями природы. И это сходство все растет по мере того, как мы его прослеживаем».
Титульные странички уникальной книжки Ома (на германском языке) и надлежащие переводы на французский и британский языки
После выхода в свет упомянутой ранее книжки Ом до 1830 г. продолжал экспериментировать с электрическими цепями. Позже занимался вопросами оптики и акустики.
Георг Симон Ом скончался 7 июля 1854 года в возрасте 65 лет от инфаркта на мосту через Изар в Мюнхене. Он отыскал свое последнее пристанище на древнем южном кладбище Мюнхена.
Спустя десятилетия после его погибели в 1881 году «ом» был введен в международном масштабе на 1 Международном конгрессе электриков как единица электрического сопротивления и остается такой до настоящего времени.
Надгробная плита Георга Симона Ома
В 1843 году Ч. Уитстон применил закон Ома для устройства собственного измерительного «мостика» (смотрите — использование моста Уитстона). А законы рассредотачивания токов в разветвленных цепях были выведены Г. Кирхгофом только в 1845 г.
Обилие найденных электрических явлений принуждало физиков задуматься над вопросом, тождественны ли виды электричества, получаемые разными способами, между собой. В исследовании этого вопроса учавствовали многие физики во Франции и в Великобритании. Более основательную попытку критичной проверки результатов других создателей и окончательного выяснения вопроса предпринял в 1831 году британский физик Майкл Фарадей (1791—1867).
«Ход исследовательских работ по электричеству. привел меня к такому моменту,— писал Фарадей,— когда для продолжения моих исследовательских работ стало значительно, дабы не оставалось никаких колебаний относительно того, тождественны либо различны отдельные виды электричества, возбуждаемые разными методами. В целях сопоставления разные проявления электричества можно разбить на два рода, а конкретно: на явления, связанные с электричеством напряжения, и на явления, присущие электричеству в движении».
Сопоставив на опыте термическое, магнитное, хим, физическое деяния и искры от «вольтова электричества», «обычного электричества» (т. е. получаемого средством электростатической машины), «магнитоэлектричества» (т. е. получаемого с помощью электромагнитной индукции), «термоэлектричества» и «животного электричества» (т. е. получаемого от электрического ската), Фарадей пришел к общему выводу: «Все виды электричества схожи по собственной природе».
Но сама природа электрического тока оставалась все таки для него невыясненной, и Фарадей высказывался по этому вопросу очень осторожно: «Под током я подразумеваю нечто движущееся поступательно — все равно, что при всем этом находится в движении: электрическая жидкость либо две воды, перемещающиеся в обратных направлениях, либо просто колебания, либо, выражаясь более обще, перемещающиеся в известном направлении силы».
В 1831 году Майкл Фарадей открыл явление электромагнитной индукции, что стало следующим важнешим шагом после открытия закона Ома для развития электротехники.
