Історія закону Ома

Реферат на тему:

Історія закону Ома

Було добре відомо, що магнітна дія току змінюється при зміні елементів замкнутого кола: джерела випромінювання та провідників, з" єднуючих полюси джерела .

Чи існує закономірність, яка пов’язує магнітну дію струму з велтчинами, характеризуючими елементи замкнутого кола? Мабуть, таке питання виникало у багатьох дослідників .

Легко уявити атмосферу, в якій почалися пошуки інтуїтивно відчуваної закономірності .

Поняття напруги, падаючої напруги, ЕРС ще не сформульовані. Точаться суперечки що до механізму дії гальванічних елементів, незрозуміле взаємовідношення електростатичних сил та сил, виникаючих при русі електрики — в кінці кінців невідомо що таке електрика в русі та електрика в спокої, Ом, наприклад, називає в перших працях електричний струм «контактною електрикою » .

Ом керувався наступною ідеєю. Якщо над провідником, по якому проходить струм, підвісити на пружній нитці магнітну стрілку, то кут повороту стрілки дасть інформацію про струм, точніше про його зміни при варіаціях елементів замкнутого кола .

Ом повернувся до ідеї Кулона і сконструював терези, котрі оберталися. Магнітна стрілка виявилась точним і чуттєвим гальванометром .

В перших дослідах, результати яких Ом опублікував у 1825 році, спостерігалась «втрата сили «(зменшення кута відхилення стрілки) із збільшенням довжини провідника, підключеного до полюсів вольтового стовпа (поперечний переріз провідника був постійним). Оскільки не було одиниць вимірювання, прийшлося вибрати еталон — «стандартний дріт ». В якості залежної змінної фігурувало зменшення сили, діючої на магнітну стрілку. Досліди виявили закономірне зменшення цієї сили при збільшенні довжини провідника. Функція отримала аналітичний вираз, але Ом не претендував на встановлення закономірності, тому, що гальванічний елемент не давав постійної ЕРС .

Ом ще не розумів значення внутрішнього опору джерела струму. Вольтовий стовп, з яким він експерементував, мав внутрішній опір, який значно перевищував зовнішній. Щоб отримати достатні для оцінки відхилення магнітної стрілки «гальванометра », звичайно ж доводилося зводити до мінімуму опір зовнішнього ланцюга, який визначався по суті, коротким відрізком металевого провідника. Зрозуміло, що в такій ситуації точність встановлення залежності сили струму від опору металевих провідників була недостатньою. Дотого ж внутрішній опір вольтового стовпа був далеко не постійним .

Звичайно ж потрібно дивуватися тому, що закономірність для описаної ситуації була найдена в першому наближенні вірно .

Проте до встановлення закону було ще далеко .

Успіх наступних експерементів Ома вирішило відкриття термоелектрики. Німецький фізик Томас Йоган Зеебек (1770 — 1831) брав участь у великій дис — кусії між прихильниками хімічної та контактної теорї. Він дотримувався думки Вольта, що ЕРС виникає при контакті речовини незалежно від наявності хімічного реагенту, та шукав доказів .

У 1822 році Зеебек виготовив спіраль з мідної смужки, всередині якої закріпив компас. Це був по-сучасному гальванометр з невеликим внутрішнім опором. Кінці спіралі приєднувались до різних металевих пластинок. Коли було взято вісмутовий диск і покладено на мідний, магнітна стрілка здригнулася. Ефекету не було, якщо диск брали не рукою, а за допомогою предмета, який мав кімнатну температуру .

В кінці кінців Зеебек вияснив, що ефект пропорційний різниці температур двох контактів .

Одним з найважливіших чинників відкриття було те, що в руках експерементаторів з" явилося джерело, ЕРС якого можна було плавно регулювати і підтримувати постійною .

Ом використав термопару вісмут-мідь, один спай поміщався в лід, інший — у киплячу воду. Чуттєвість гальванометра довелося звичайно ж збільшити. Процес вимірів являв собою наступне: 8 експерементованих провідників почергово включалися в ланцюг. В кожному випадку фіксувалося відхилення магнітної стрілки. Результат досліду Ом виразив такою формулою :

Х = a: (b + x), де Х — сила магнітної дії провідника ,.

а — стала, визначаюча ЕРС термопари ,.

х — довжина досліджуваного провідника .

b — константа, визначаюча провідність всього ланцюга .

Це був другий крок. Тут ще немає звичних нам понять сили струму, ЕРС, зовнішнього, внутрішнього опору. Вони відграняться поступово .

В наступній праці (1826 рік) Ом вводить поняття «електроскопічної сили », користується поняттям сили струму та записує закон для частини кола вже в формі, дуже близькій до теперішньої :

Х = kwa: l, де.

Х — сила струму ,.

k — провідність ,.

w — поперечний переріз провідника ,.

а — електроскопічна сила ,.

l — довжина провідника .

Не дивлячись на переконливі дані експерементів та чіткі теоретичні основи, закон Ома протягом майже десяти років лишався маловідомим. Достатньо сказати, що Фарадей також не підозрював про існування закону — при описанні дослідів він був змушений звертатися до перечислення даних про елементи ланцюга: кількість пластин в батареях, їх розмірів, складу електроліту, довжині, діаметрі та матеріалі дроту .

Вчителеві фізики Омові довгий час безуспішно доводилося доводити місцевимвченим, що ним відкрито важливу істину .

Ввести закон в фізику виявилося набагато складніше, ніж відкрити. І це закономірно. Фізичне мислення на той час було ще не готовим до сприйняття загальної закономірності (тим більше з рук провінційного вчителя) .

Перевірка закона Ома тривала майже всього ХІХ століття. В 1876 році спеціальний комітет Британської асоціації провів точну перевірку, вказану Максвеллом. Справжність закону Ома для рідких провідників було підтверджено Коном, Фітцтжеральдом та Троутоном .