Історія про те, як Георга Симон Ом відкрив закон Ома

Закон Ома виглядає настільки просто, що труднощі які довелося подолати при його встановленні, не беруть до уваги і забувають. Закон Ома нелегко перевірити, і його не можна розглядати як очевидну істину; дійсно, для багатьох матеріалів ой не виконується.

У чому ж все-таки полягають ці труднощі? Хіба не можна перевірити, що дає зміна числа елементів вольтова стовпа, визначаючи ток при різному числі елементів?

Справа в тому, що, коли ми беремо різну кількість елементів, ми змінюємо весь ланцюг, бо додаткові елементи мають і додатковий опір. Тому необхідно знайти спосіб змінювати напругу, не змінюючи самої батареї. Крім того, різний за величиною струм нагріває дріт до хіба температури, і цей ефект теж може впливати на силу струму. Ом (1787-1854) подолав ці труднощі, скориставшись явищем термоелектрики, яке відкрив Зеєбек (1770-1831) в 1822 р

Явище спостерігається при нагріванні спаю з двох різних матеріалів: порушується невелика напруга, яка здатна створити струм. Зеєбек відкрив цей ефект, експериментуючи з пластинками сурми і вісмуту, а в якості детектора струму використовував котушку з великим числом витків, всередину якої був вставлений маленький магніт. Зеєбек спостерігав відхилення магніту тільки тоді, коли стискав пластинки один з одним руками, і незабаром зрозумів, що ефект давало тепло його руки. Тоді він став нагрівати пластинки лампою і отримав набагато більше відхилення. Зеєбек не цілком зрозумів відкритий ним ефект і назвав його «магнітної поляризацією».

Ом використав термоелектричний ефект як джерело електрорушійної сили. При незмінній різниці температур напруга термоелемента має бути досить стабільним, а оскільки струм малий, помітного нагрівання відбуватися не повинно. Відповідно до цими міркуваннями Ом виготовив прилад, який, мабуть, слід вважати першим справжнім приладом для досліджень в області електрики. До цього використовувалися лише грубі прилади.

Прилад Ома для визначення залежності менаду струмом і опором.

Верхня циліндрична частина приладу Ома є детектор струму - крутильні ваги, ab і А '' - термоелементи, виготовлені з двох мідних дротів, припаяних до поперечного стрижня з вісмуту; m і m '- чашечки зі ртуттю, до якої можна було підключати термоелементи. До чашках під'єднувався провідник, кінці якого кожен раз зачищати перед тим, як занурювалися в ртуть.

Ом усвідомлював важливому значенні чистоти матеріалів. Ом тримав спай а в киплячій воді, а спай а 'опускав в суміш льоду з водою і спостерігав відхилення гальванометра.

Типову німецьку ретельність і уважне ставлення до деталей, характерні для Ома, можна протиставити майже хлоп'ячому ентузіазму, який виявляв у своїй роботі Фарадей. У фізиці потрібні обидва підходи: останній зазвичай дає поштовх до вивчення будь-якого питання, а перший потрібно, щоб ретельно вивчити його і на основі точних кількісних результатів побудувати строгу теорію.

Ом використав в якості провідників вісім відрізків мідного дроту різної довжини. Спершу йому не вдалося отримати відтворювані результати, але через тиждень він, очевидно, відрегулював прилад і отримав серію відліків для кожного з провідників. Ці відліки представляли собою кути закручування нитки підвісу, при яких стрілка поверталася на нуль. Ом показав, що при належному виборі постійних А і В довжина х і кут закручування X нитки пов'язані співвідношенням Х = (А / B + z)

Можна проілюструвати це співвідношення, побудувавши графік залежності х від 1 / Х.

Графік, побудований за результатами Ома

Ом повторив свій експеримент з латунним дротом і отримав такий же результат при іншому значенні А й тому самому значенні В. Він взяв для спаев термоелемента температури 0 і 7,5 ° по Реомюр (9,4 ° С) і виявив, що реєструються їм відхилення зменшилися приблизно в 10 разів.

Таким чином, якщо припустити, що напруга, яка дає прилад, пропорційно різниці температур - як ми тепер знаємо, це приблизно вірно, - то виходить, що струм пропорційний цьому напрузі. Ом показав також, що струм обернено пропорційний якоїсь величиною, що залежить від довжини дроту. Ом назвав її опором, і слід припустити, що величина В являє собою опір іншої частини ланцюга.

Таким чином, Ом показав, що струм пропорційний напрузі і обернено пропорційний повного опору ланцюга. Це був чудово простий результат для складного експерименту. Так принаймні повинно здаватися нам зараз.

Сучасники Ома, особливо його співвітчизники, вважали інакше: можливо, саме простота закону Ома викликала у них підозру. Ом зіткнувся з труднощами в службовій кар'єрі, відчував потребу; особливо гнітило Ома то, що не визнавалися його праці. До честі Великобританії, і особливо Королівського товариства, потрібно сказати, що робота Ома отримала там заслужене визнання. Ом входить в число тих великих людей, імена яких часто зустрічаються написаними з маленької літери: назва «ом» було присвоєно одиниці опору.

Г. Лінсон "Великі експерименти у фізиці"