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WICHTIGSTEN WISSENSCHAFTLICHEN ENTDECKUNGEN
Ohm'sches Gesetz. Geschichte und Wesen der wissenschaftlichen Entdeckung
Verzeichnis / Die wichtigsten wissenschaftlichen Entdeckungen Ein Leiter ist einfach eine passive Komponente eines Stromkreises. Diese Meinung herrschte bis in die vierziger Jahre des XNUMX. Jahrhunderts vor. Warum also Zeit mit der Recherche verschwenden? Stefano Marianini (1790–1866) war einer der ersten Wissenschaftler, der sich mit der Frage der Leitfähigkeit von Leitern befasste. Er kam zufällig zu seiner Entdeckung, als er die Spannung von Batterien untersuchte. Stefano bemerkte, dass mit zunehmender Anzahl der Elemente der Voltaischen Säule die elektromagnetische Wirkung auf den Pfeil nicht merklich zunimmt. Dies ließ Marianini sofort glauben, dass jedes voltaische Element ein Hindernis für den Stromfluss sei. Er führte Experimente mit Paaren aus „aktiv“ und „inaktiv“ (d. h. bestehend aus zwei durch eine Nassdichtung getrennten Kupferplatten) durch und fand empirisch eine Beziehung, in der der moderne Leser einen Sonderfall des Ohmschen Gesetzes erkennt, wenn der Widerstand der Der äußere Kreislauf wird nicht berücksichtigt, wie es in Marianinis Erfahrung der Fall war. Om erkannte die Verdienste von Marianini an, obwohl seine Werke keine direkte Hilfe bei der Arbeit wurden. Georg Simon Ohm (1789-1854) wurde in Erlangen in der Familie eines erblichen Schlossers geboren. Die Rolle des Vaters bei der Erziehung des Jungen war enorm, und vielleicht verdankt er seinem Vater alles, was er im Leben erreicht hat. Nach dem Schulabschluss trat George in das städtische Gymnasium ein. Das Erlanger Gymnasium wurde von der Universität betreut und war eine der damaligen Zeit entsprechende Bildungseinrichtung. Nach erfolgreichem Abschluss des Gymnasiums begann Georg im Frühjahr 1805 ein Studium der Mathematik, Physik und Philosophie an der Philosophischen Fakultät der Universität Erlangen. Nach drei Semestern Studium folgte Ohm einem Ruf als Mathematiklehrer an einer Privatschule im schweizerischen Gottstadt. 1809 wurde George gebeten, seine Stelle zu räumen und einen Ruf auf die Stelle eines Mathematiklehrers in der Stadt Neustadt anzunehmen. Es gab keine andere Wahl, und zu Weihnachten war er an einen neuen Ort gezogen. Doch der Traum vom Universitätsabschluss verlässt Omagh nicht. 1811 kehrte er nach Erlangen zurück. Oms Selbststudium war so fruchtbar, dass er im selben Jahr seinen Abschluss an der Universität machen, seine Dissertation erfolgreich verteidigen und promovieren konnte. Unmittelbar nach seinem Abschluss an der Universität wurde ihm die Stelle eines Privatdozenten am Fachbereich Mathematik der gleichen Universität angeboten. Die Lehrtätigkeit entsprach ganz den Wünschen und Fähigkeiten von Ohm. Doch nachdem er nur drei Semester gearbeitet hatte, war er aus materiellen Gründen, die ihn fast sein ganzes Leben lang verfolgten, gezwungen, sich eine besser bezahlte Stelle zu suchen. Durch königlichen Beschluss vom 16. Dezember 1812 wurde Ohm als Lehrer für Mathematik und Physik an die Schule in Bamberg berufen. Im Februar 1816 wurde die Realschule in Bamberg geschlossen. Einem Mathematiklehrer wurde angeboten, gegen die gleiche Gebühr in überfüllten Klassenzimmern einer örtlichen Vorbereitungsschule zu unterrichten. Nachdem der verzweifelte Doktor alle Hoffnung verloren hat, eine passende Lehrstelle zu finden, erhält er unerwartet ein Angebot, die Stelle eines Mathematik- und Physiklehrers am Kölner Jesuitenkolleg zu übernehmen. Er geht sofort zum Ort der zukünftigen Arbeit. Hier in Köln hat er neun Jahre gearbeitet. Hier „wandelte“ er sich vom Mathematiker zum Physiker. Das Vorhandensein von Freizeit trug zur Ausbildung von Ohm als Forschungsphysiker bei. Mit Begeisterung widmet er sich einer neuen Aufgabe, sitzt stundenlang in der Werkstatt der Tafel und im Instrumentenladen. Ohm nahm das Studium der Elektrizität auf. Er begann seine experimentellen Studien mit der Bestimmung der relativen Werte der Leitfähigkeit verschiedener Leiter. In einer inzwischen klassischen Methode verband er zwischen zwei Punkten des Stromkreises dünne Leiter aus verschiedenen Materialien mit gleichem Durchmesser in Reihe und veränderte ihre Länge so, dass sich eine bestimmte Stromstärke ergab. Als V.V. Koshmanov: "Om wusste über das Erscheinen der Arbeiten von Barlow und Becquerel Bescheid, die die experimentelle Suche nach dem Gesetz elektrischer Schaltkreise beschrieben. Er wusste auch über die Ergebnisse, zu denen diese Forscher kamen. Obwohl sowohl Ohm als auch Barlow und Becquerel verwendet wurden Eine Magnetnadel als Aufzeichnungsgerät, besondere Sorgfalt bei der Verbindung des Stromkreises und der elektrischen Stromquelle war im Prinzip gleich aufgebaut, aber die Ergebnisse, die sie erzielten, waren unterschiedlich. Die Wahrheit entging den Forschern hartnäckig. Zunächst galt es, die bedeutendste Fehlerquelle, die laut Ohm die galvanische Batterie war, zu eliminieren. Bereits bei seinen ersten Experimenten bemerkte Ohm, dass die magnetische Wirkung des Stroms beim Schließen des Stromkreises mit einem beliebigen Draht mit der Zeit abnimmt ... Dieser Rückgang hörte mit der Zeit praktisch nicht auf, und es war klar, dass es sinnlos war, in dieser Situation nach dem Gesetz der elektrischen Schaltungen zu suchen. Es war notwendig, entweder einen anderen Typ von elektrischen Energiegeneratoren als die bereits verfügbaren zu verwenden oder einen neuen zu entwickeln oder eine Schaltung zu entwickeln, bei der eine Änderung der EMF die Ergebnisse des Experiments nicht beeinflusst. Om ging den ersten Weg." Nach der Veröffentlichung von Ohms erstem Artikel riet Poggendorf ihm, auf die chemischen Elemente zu verzichten und stattdessen das kurz zuvor von Seebeck eingeführte Kupfer-Wismut-Thermoelement zu verwenden. Ohm befolgte diesen Rat und wiederholte seine Experimente, indem er eine Anlage mit einer thermoelektrischen Batterie zusammenbaute, in deren Außenkreis acht Kupferdrähte gleichen Durchmessers, aber unterschiedlicher Länge in Reihe geschaltet waren. Die Stromstärke maß er mit Hilfe einer Art Torsionswaage, die aus einer an einem Metallfaden hängenden Magnetnadel besteht. Als der Strom parallel zur Nadel sie ablenkte, verdrehte Om den Faden, an dem sie hing, bis die Nadel in ihrer gewohnten Position war; Die Stromstärke wurde als proportional zum Winkel angesehen, in dem der Faden verdreht wurde. Ohm kam zu dem Schluss, dass die Ergebnisse von Experimenten, die mit acht verschiedenen Drähten durchgeführt wurden, durch die Gleichung ausgedrückt werden können – den Quotienten von аgeteilt durch х + вWo х bedeutet die Intensität der magnetischen Wirkung des Leiters, dessen Länge gleich ist хUnd а и в - Konstanten in Abhängigkeit von der anregenden Kraft bzw. vom Widerstand der übrigen Teile des Stromkreises. Die Bedingungen des Experiments änderten sich: Widerstände und thermoelektrische Paare wurden ersetzt, aber die Ergebnisse liefen immer noch auf die obige Formel hinaus, die sehr leicht in die Formel passt, die wir kennen, wenn wir sie ersetzen х Stromstärke, а - Elektromotorische Kraft und в + х - der Gesamtwiderstand des Stromkreises. Ohm experimentiert auch mit vier Messingdrähten – das Ergebnis ist das gleiche. „Daraus folgt eine wichtige Schlussfolgerung“, schreibt Koshmanov, „dass die von Ohm gefundene Formel, die die physikalischen Größen in Beziehung setzt, die den Prozess des Stromflusses in einem Leiter charakterisieren, nicht nur für Leiter aus Kupfer gilt. Mit dieser Formel können Sie kann Stromkreise unabhängig vom Material der verwendeten Leiter berechnen ... ... Außerdem fand Ohm heraus, dass die Konstante β weder von der anregenden Kraft noch von der Länge des enthaltenen Drahtes abhängt. Diese Tatsache gibt Anlass zu der Behauptung, dass der Wert von den unveränderlichen Teil der Kette charakterisiert. Und da eine Addition im Nenner der resultierenden Formel nur für gleichnamige Größen möglich ist, sollte also die Konstante in, schließt Ohm, die Leitfähigkeit des unveränderlichen Teils des Stromkreises charakterisieren. In nachfolgenden Experimenten untersuchte Ohm die Auswirkung der Leitertemperatur auf ihren Widerstand. Er brachte die untersuchten Leiter in die Flamme, legte sie in Wasser mit zerstoßenem Eis und stellte sicher, dass die elektrische Leitfähigkeit der Leiter mit steigender Temperatur abnimmt und mit sinkender Temperatur zunimmt. Nachdem Ohm seine berühmte Formel erhalten hat, untersucht er damit die Wirkung des Schweigger-Multiplikators auf die Auslenkung des Pfeils und den Strom, der im Außenkreis der Zellenbatterie fließt, je nachdem, wie sie in Reihe geschaltet sind oder parallel zu. Damit erklärt er, was den Außenstrom der Batterie bestimmt, was für die ersten Forscher noch eher unklar war. Ohms berühmter Artikel "Die Definition des Gesetzes, nach dem Metalle Kontaktelektrizität leiten, zusammen mit einer Skizze der Theorie des Voltaischen Apparats und des Schweigger-Multiplikators", veröffentlicht 1826 im Journal of Physics and Chemistry, erscheint. Das Erscheinen eines Artikels mit den Ergebnissen experimenteller Forschung auf dem Gebiet der elektrischen Phänomene beeindruckte die Wissenschaftler nicht. Keiner von ihnen konnte sich auch nur vorstellen, dass das von Ohm aufgestellte Gesetz der elektrischen Schaltungen die Grundlage für alle elektrischen Berechnungen der Zukunft ist. 1827 veröffentlichte er in Berlin sein Hauptwerk „Der mathematisch konstruierte galvanische Stromkreis“. Ohm wurde in seiner Forschung von Jean-Baptiste Fouriers (1822–1768) Analytical Theory of Heat (1830) inspiriert. Der Wissenschaftler erkannte, dass der Mechanismus des „Wärmeflusses“, von dem Fourier spricht, mit einem elektrischen Strom in einem Leiter verglichen werden kann. Und so wie in der Fourier-Theorie der Wärmefluss zwischen zwei Körpern oder zwischen zwei Punkten desselben Körpers durch den Temperaturunterschied erklärt wird, so erklärt Ohm den Unterschied der „elektroskopischen Kräfte“ an zwei Punkten des Leiters, das Auftreten eines elektrischen Strom zwischen ihnen. Ohm führt die Konzepte und genauen Definitionen der elektromotorischen Kraft oder "elektroskopischen Kraft", in den Worten des Wissenschaftlers selbst, der elektrischen Leitfähigkeit und der Stromstärke ein. Nachdem er das von ihm abgeleitete Gesetz in der von modernen Autoren gegebenen Differentialform ausgedrückt hat, schreibt Ohm es auch in endlichen Werten für Sonderfälle bestimmter elektrischer Schaltkreise auf, von denen der thermoelektrische Schaltkreis besonders wichtig ist. Darauf aufbauend formuliert er die bekannten Gesetze der Änderung der elektrischen Spannung entlang des Stromkreises. Aber auch Ohms theoretische Forschung blieb unbeachtet. Ohms theoretische Arbeit teilte das Schicksal der Arbeit, die seine experimentellen Forschungen enthielt. Die wissenschaftliche Welt wartete noch. Erst 1841 wurde Ohms Werk ins Englische, 1847 ins Italienische und 1860 ins Französische übersetzt. Russische Physiker waren die ersten, die das Ohmsche Gesetz unter ausländischen Wissenschaftlern anerkannten. Lenz und Jakobi. Sie trugen auch zu seiner internationalen Anerkennung bei. Unter Beteiligung russischer Physiker verlieh die Royal Society of London Ohm am 5. Mai 1842 als erst zweiter deutscher Wissenschaftler eine Goldmedaille und wählte Ohm zu ihrem Mitglied. Sein amerikanischer Kollege sprach sehr emotional über die Verdienste des deutschen Wissenschaftlers J Heinrich „Als ich Ohms Theorie zum ersten Mal las“, schrieb er, „kam es mir wie ein Blitz vor, der plötzlich einen in Dunkelheit getauchten Raum erhellte.“ Physikprofessor an der Universität München E. Lommel sprach bei der Eröffnung eines Denkmals für den Wissenschaftler im Jahr 1895 treffend über die Bedeutung von Ohms Forschung. „Ohms Entdeckung war eine helle Fackel, die das verhüllte Gebiet der Elektrizität erleuchtete in der Dunkelheit vor ihm. Ohm zeigte den einzig richtigen Weg durch den undurchdringlichen Wald der unverständlichen Tatsachen. Die bemerkenswerten Fortschritte in der Entwicklung der Elektrotechnik, die wir in den letzten Jahrzehnten mit Erstaunen beobachtet haben, konnten nur auf der Grundlage von Ohms Entdeckung erreicht werden. geheim gehalten und in die Hände seiner Zeitgenossen weitergegeben. Autor: Samin D. K.
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