Ом вирвав у природи так довго приховану таємницю і передав її в руки сучасників

Ом ГеоргGeorg-OmГеорг Симон Ом (1789-1854) народився в Ерлангені, в сім'ї потомственого слюсаря. Роль батька у вихованні хлопчика була величезною, і, мабуть, він усім тим, чого досяг у житті, зобов'язаний батькові. Після закінчення школи Георг вступив до міської гімназії. Гімназія Ерлангена курирувалась університетом і являла собою навчальний заклад, відповідного сучасного на той час рівню. Успішно закінчивши гімназію, Георг навесні 1805 розпочав вивчення математики, фізики та філософії на філософському факультеті Ерлангенського університету. Провчившись три семестри, Ом прийняв запрошення зайняти місце вчителя математики у приватній школі швейцарського містечка Готтштадта. У 1809 році Георга власником школи було попереджено звільнити місце і прийняти запрошення на посаду викладача математики в місті Нейштадт. Іншого виходу не було, і він перебрався на нове місце. Але мрія закінчити університет не покидає Ома. У 1811 році він повертається до Ерлангена. Самостійні заняття Ома були на стільки плідними, що він у тому ж році зміг закінчити університет, успішно захистити дисертацію і отримати ступінь доктора філософії. Відразу ж після закінчення університету йому було запропоновано посаду приват-доцента кафедри математики цього ж університету. Викладацька робота цілком відповідала бажанням і здібностям Ома. Але, пропрацювавши всього три семестри, він з матеріальних міркувань, які майже все життя переслідували його, змушений був шукати більш оплачувану посаду. Королівським рішенням від 16 грудня 1812 Ом був призначений учителем математики і фізики школи в Бамберзі. У лютому 1816 школа в Бамберзі була закрита. Вчителю математики запропонували за ту ж плату проводити заняття в переповнених класах місцевої підготовчої школи. Втративши всяку надію знайти підходящу викладацьку роботу, зневірений доктор філософії несподівано отримує пропозицію зайняти місце вчителя математики і фізики в єзуїтській колегії Кельна. Він негайно виїжджає до місця майбутньої роботи. Тут, у Кельні, він пропрацював дев'ять років. Саме тут він «перетворився» з математика у фізика. Наявність вільного часу сприяло формуванню Ома як фізика-дослідника. Він із захопленням віддається новій роботі, просиджуючи довгі години у майстерні колегії та у сховищі приладів. Ом зайнявся дослідженнями електрики. Він почав свої експериментальні дослідження з визначення відносних величин провідності різних провідників. Застосувавши метод, який став тепер класичним, він підключав послідовно між двома точками провідника тонкі провідники з різних матеріалів однакового діаметра і змінював їх довжину так, щоб виходила певна величина струму. На той час Ом знав про появу робіт Пітера Барлоу (1776-1862) і Антуана Сезаря Беккереля (1788-1878), в яких були описані експериментальні пошуки закономірностей термоелектричних провідників. Знав він і про результати, до яких прийшли ці дослідники. Хоча й Ом, Барлоу, і Беккерель використовували однакові вимірювальні прилади магнітну стрілку, дотримувалися особливої ретельності у з'єднанні провідників та джерела електричного струму. Це свідчило у принципі, що у всіх експериментаторів була одна і та ж схема, проте отримані ними результати були різними. Істина уперто вислизала від дослідників. Необхідно було, перш за все, усунути найзначніше джерело похибок, яким, на думку Ома, була гальванічна батарея. Вже у своїх перших дослідах Ом визначив, що магнітна дія струму при замиканні провідника довільним провідником зменшується з часом. Це зниження практично не припинялося з плином часу, і ясно було, що займатися пошуком закону у електричних провідниках, при такому положенні справ, безглуздо. Потрібно було або використовувати інший тип джерела живлення електричної енергії з вже наявних, або створювати новий. Або розробляти схему, в якій зміна Електрорушійної сили (ЕРС) не позначалася б на результатах досліду. Ом пішов по першому шляху. 

Ом досліди

Після опублікування першої статті Ома Іоган Христіан Поггендорф (1796-1877) порадив йому відмовитися від хімічних елементів і скористатися термопарою мідь - вісмут, незадовго до цього винайденою Томасом Іоган Зєєбеком (1770-1831). Ом прислухався до цієї поради і повторив свої досліди. Зібравши установку з термоелектричною батареєю, у зовнішнє коло провідника якого включалися послідовно вісім мідних провідників однакового діаметра різної довжини L. Силу струму він вимірював за допомогою своєї конструкції крутильних ваг, утворених магнітною стрілкою, підвішеній на металевій нитці. Коли струм, направлений паралельно магнітної стрілки, відхиляв її. Ом закручував нитку, на якій вона була підвішена, поки стрілка не опинялася в своєму звичайному положенні; сила струму вважалася пропорційною закруткам, на які закручувалася нитка.

Ом - видатний німецький фізик. Навчався в Ерлангенському університеті. Викладав в Бамберзі, Кельні, Берліні, а з 1833 року працював директором Політехнічної школи в Нюрнберзі. В 1849 року став професором Мюнхенського університету. Основні його праці по електриці, оптиці, кристалам і акустиці.
Проводив експерименти з вимірювання величин, яку пізніше назвали "силою струму". За основну характеристику Ом взяв напругу на електродах гальванічного елемента та термопари мідь - вісмут, яку назвав "електрорушійною силою" (назва збереглася до теперішнього часу).
Приєднуючи до джерела живлення провідники з різних матеріалів, Ом змінював їхню довжину, аби отримати однакову силу струму. Ом отримав залежність, між напругою, силою струму та величиною, яку він назвав "опір провідника" та яку пізніше почали вимірювати одиницями, названими на честь визначного вченого Ома.
Провідник - це просто пасивна складова частина електричного кола. Така думка превалювала аж до сорокових років дев'ятнадцятого століття. Так навіщо даремно витрачати час на його дослідження? 
Одним з перших учених, які зайнялися питанням провідності провідників, був Стефано Маріаніні (1790-1866). До свого відкриття він прийшов випадково, вивчаючи напругу батарей. Стефано помітив, що із збільшенням числа елементів Вольтового стовпа електромагнітний вплив на магнітну стрілку не збільшується помітним чином. Це змусило Маріаніні одразу ж подумати, що кожен вольтів елемент являє собою перешкоду для проходження струму. Ом визнавав заслуги Маріаніні, хоча його праці і не стали безпосередньою допомогою в роботі.

Ом дійшов висновку, що результати дослідів, проведених з вісьмома різними провідниками, можуть бути виражені рівнянням: сила струму І це частка від А - електрорушійної сили, поділеної на Х + У, де Х + У - загальним опором провідника. Умови досліду мінялися: замінювався опір і термоелектричні пари, але результати все одно зводилися до наведеної вище формули. Ом проводить досліди і з чотирма латунними провідниками - результат той же. Знайдена Омом формула зв'язує фізичні величини, що характеризують процес протікання струму в провіднику, справедлива не тільки для провідників з міді. За цією формулою розраховуються електричні провідники незалежно від матеріалу, використовуваних при цьому. Не будемо вдаватись до опису інших проведених виснажливих досліджень Омом для визначення закономірностей, які підтвердили правильність його висновків. Таким чином, він пояснив, чим визначається зовнішній струм батареї живлення. З'являється у світ знаменита стаття Ома «Визначення закону, за яким метали проводять контактну електрику, разом з нарисом теорії апарату мультиплікатора Швейггера» (Швейггер Іоган Хрістоф Соломон, 1779-1857), що вийшла у 1826 році у журналі фізики та хімії. Поява статті, що містить результати експериментальних досліджень в галузі електричних явищ, не справила враження на вчених. Ніхто з них навіть не міг припустити, що встановлений Омом закон електричних провідників являє собою основу для всіх електротехнічних розрахунків майбутнього. У 1827 році в Берліні він опублікував свою головну працю «Гальванічний провідник, досліджений математично». Ом надихався в своїх дослідженнях роботою «Аналітична теорія тепла» (1822) Жана Батіста Фур'є (1768-1830). Вчений зрозумів, що механізм «теплового потоку», про який говорить Фур'є, можна уподібнити електричному струму в провіднику. І подібно до того, як в теорії Фур'є тепловий потік між двома тілами або між двома точками одного і того ж тіла пояснюється різницею температур, точно так само Ом пояснює різницею «електроскопічних сил» у двох точках провідника виникнення електричного струму між ними. Ом вводить поняття і точні визначення електрорушійної сили, або «електроскопічної сили», за висловом самого вченого, електропровідності і сили струму. Виведений закон у диференціальній формі Ом записує його в кінцевих величинах для окремих випадків конкретних електричних кіл, з яких особливо важливе термоелектричне коло. Виходячи з цього, він формулює відомі закони зміни електричної напруги вздовж провідника. Але практичні і теоретичні дослідження Ома залишилися непоміченими. Науковий світ як і раніше вичікував. Дуже емоційно відгукнувся про заслуги німецького вченого його американський колега Джозеф Генрі (1791-1878) «Коли я перший раз прочитав теорію Ома, - писав він, - то вона мені здалася блискавкою, раптом освітила кімнату, занурену в морок». Ом вказав єдино правильний шлях через непрохідний ліс незрозумілих фактів. Чудові успіхи в розвитку електротехніки, за якими ми з подивом спостерігали в останні десятиліття, могли бути досягнуті тільки на основі відкриття Ома. Лише той в змозі панувати над силами природи і керувати ними, хто зуміє розгадати закони природи. Ом вирвав у природи так довго приховану таємницю і передав її в руки сучасників.

автор: Володимир Циганенко

 

Більше статей...