De wet van Ohm voor volledige keten

De wet van Ohm voor een compleet circuit - een wiskundige uitdrukking die de relatie tussen stroom en spanning beschrijft, rekening houdend met de bronweerstand. Dus oorspronkelijk geschreven formule. Degenen die wensen zullen het gedeelte over de wet van Ohm voor het ketengedeelte bekijken.

Opnieuw het verhaal van

Er zijn en blijven witte vlekken in de geschiedenis.

De vader van de spoel is onbekend. De reden - wetenschappers wisselen voortdurend ervaringen uit. Op de congressen van de academies der wetenschappen vond een intensief proces plaats om verschillende gezichtspunten te bespreken. Het idee is samen geboren. In de verhandeling van George Ohm over de wiskundige studie van galvaniserende circuits is er geen informatie over meetinstrumenten - het is niet duidelijk waar de man van de wetenschap op was gericht. Men hoeft alleen maar te kijken naar de reeks rapporten van die tijd, het wordt duidelijk: de informatie wordt weggelaten vanwege het gebrek aan keuze. Ten tijde van het tweede decennium van de 20ste eeuw werd alleen een magnetische naald als enige indicator van de huidige sterkte beschouwd. Een reeks gebeurtenissen:

1. 21 juli 1820 Oersted in het Latijn schrijft over zijn eigen experimenten op het gebied van elektromagnetisme. Het blijkt dat een elektrische stroom een ​​kompasnaald kan afbuigen. Het effect verschijnt wanneer de contour gesloten is - de wetenschapper schrijft - en is afwezig wanneer deze open is. Er is gesuggereerd dat de afwijkingshoek afhangt van de "intensiteit van de bewegende elektriciteit".
2. Iets later in Genève kwamen natuurkundigen kijken hoe Sh. G. De la Reeve een ongebruikelijk fenomeen zou tonen.
3. 4 september informeerde Arago op een congres van de Academie van Wetenschappen de wetenschappers over de nieuwe ontdekking. Ampere, die korte tijd aanwezig was op de bijeenkomst, deed een aantal ontdekkingen: de solenoïde met stroom is gericht in het magnetisch veld van de aarde, de richting van afbuiging van de pijl kan van tevoren worden voorspeld, de geleiders met stroom interacteren met elkaar.
4. Op de aangegeven academiebijeenkomst( 25 september), waar Ampere sprak, rapporteerden natuurkundigen Biot en Savard over de ontdekking van de relatie tussen de geleiderstroom en het magnetische veld dat daardoor werd opgewekt.

In september 1820 presenteerde Schweiger de eerste galvanometer aan het publiek, waarmee de voorbereiding van de materiële basis voor het onderzoek van George Ohm werd voltooid. De apparaatwetenschapper noemde de vermenigvuldiger voor het vermogen om het effect van individuele windingen van draad te vermenigvuldigen. Een enkel exemplaar verwierp bijvoorbeeld de kompasnaald met 30 graden en drie bij 90. De bijdrage aan het ontwerp van de vermenigvuldiger werd geleverd door Poggendorf, die een spoel gebruikte voor vele windingen met een kleine straal voor meetdoeleinden. Toen ontdekte Seebeck, met behulp van een nieuwe tool, het thermo-elektrische effect dat Georg Om( op advies van Poggendorf) gebruikte om een ​​energiebron voor zijn eigen proeffabriek te creëren.

In nauw contact hebben wetenschappers in een korte tijd veel ontdekkingen gedaan. En elk werd bekend bij het geïnteresseerde publiek. Daarom verlaagde Georg Om in zijn vertelling over de wiskundige studie van galvaniserende circuits zo klein als informatie over een experimentele opstelling. Het is opmerkelijk dat de elektrische stroom al is onderzocht, het idee van de intensiteit van het magnetisch veld verscheen in de wetenschap, maar een kwantitatieve relatie tussen de eenvoudigste, zoals het er vandaag uitziet, werd niet opgemerkt. Niemand had een idee van spanningsvallen en weerstanden van de geleider.

De verdienste van George Ohm: kwantitatief in staat om te beschrijven wat tegenwoordig wordt gebruikt in elektrische berekeningen. De titanen van de wetenschap vochten om deze taak:

• Humpfrey Davy;
• Becquerel;
• Barlow;
• Mariani;
• Petrov.

Onderzoekers, waaronder Ritter, Fourcroix, Tenar en Davy, merkten op dat de draad, hoewel aangesloten op een volt-kolom, constant werd verwarmd. De vraag rees: waar hangt de temperatuur van af? Van de lengte, het materiaal, de vorm? Diverse metalen leidden op verschillende tijdstippen een bron van energie uit, het concept van elektrische geleidbaarheid begon in het dagelijks leven door te breken. Nadat de rapporten van Oersted werden gepubliceerd, probeerden ze de afbuigingshoek van de magnetische naald te karakteriseren.

Het pad van George Ohm naar de ontdekking van de wet voor de volledige keten

Vreemd, maar de naam van George Ohm is tegenwoordig meer bekend dan Michael Faraday, die de eerste elektromotor aan de mensheid presenteerde( meer bepaald, de ware uitvinder wenste anoniem te blijven en stuurde een brief later in een wetenschappelijk tijdschrift).Zonder een eenvoudige wet zouden de takken van de wetenschap niet zijn ontstaan, de technologie is ontaard in arbeid met een schop. Geen radio, televisie en pc's.

In eerste instantie werkte George Om als monteursleerling, maar zijn vader wilde zijn kinderen opvoeden. Geld voor de boeken werd geloosd, ongeacht het materiële welzijn. Georg Om beheerste de wetenschap snel en werd een getalenteerde wiskundige. De man van de wetenschap manifesteerde zich als een getalenteerde atleet en een uitstekende danser die geen gelijke had op studentenfeesten.

Omdat hij zijn opleiding niet had afgerond, ging de vader van de wet voor het hele circuit naar een leraar in het basisonderwijs. Hij werkte tegelijkertijd als een tutor. George Omu hield ervan om leraar te zijn in de Zwitserse stad Gottstadt: pittoreske natuur en goede inkomsten, maar een echte triomf wachtte de ontdekker van de wet op een complete ketting door tegenspoed in de toekomst. In 1809 staat het proza ​​van het leven weer op de drempel: de zoon, een wiskundige van opleiding, keert terug naar de plaatselijke priester. Georg wordt aangeboden om de functie van leraar te verlaten.

Al meer dan tien jaar verhuisde Om van de ene naar de andere baan, zonder een bevredigende leerplaats te vinden. Tot de wil van het lot niet is uitgenodigd voor de Jezuïetenschool in Keulen. De leslast is klein, maar de instelling heeft een uitgebreide opslag van instrumenten, meestal verouderd of verbroken. Het is merkwaardig dat Georg Om geen haast heeft om te vluchten met een petitie voor materiële hulp aan de rectoren. In plaats daarvan, wordt herinnerd aan de oude vaardigheden van een slotenmaker, wordt genomen om met zijn eigen handen te maken. Met interesse in zijn brieven aan zijn vader, praat hij over nieuwe ontwerpen, conventioneel en hydrostatisch, vervolmaakte de vaderlijke methode van het slijpen van barnsteen om elektrische bronnen te creëren.

Tegelijkertijd besteedt George Om veel tijd aan het ontwerpen van een instrument dat een elektrometer wordt genoemd( chargemeting op basis van de ervaring van Charles Coulomb).Geruchten over de galvanometers van Schweigerger zijn al op het podium te horen, en Om realiseert zich dat in de harmonie van de wetenschap allesbehalve perfect is. In 1821 schreef hij aan zijn vader dat hij een voorgevoel had van een ontdekking en de ontwikkelingen in deze sector op de voet volgde.

Aanvankelijk nam Om een ​​volt een element van koper en zink, geladen met zoutzuur, en met torsiegewichten de kracht gemeten die nodig is om de pijl naar de magnetische meridiaan van de aarde te brengen, terwijl de geleider met stroom op het kompas werkte. Wire George Om georiënteerd langs de meridiaan, met uitzondering van de fout. De voltpilaar werd relatief snel ontladen, de afbuigingshoek van de pijl veranderde geleidelijk. Om zag dat de bron in de gebruikelijke kwaliteit voor de experimentele opstelling niet geschikt is.

Draadmonsters werden aanvankelijk in een kom met kwik( met een relatief lage geleidbaarheid) neergelaten en zorgvuldig door de wetenschapper schoongemaakt voor een beter contact. Vloeibaar medium voorkwam de oxidatie van het materiaal en beperkte tegelijkertijd de groei van stroom tot redelijke limieten.5 monsters koperdraad van verschillende lengten namen deel aan het experiment. In de letters a, b, c, d, e geeft de pas gemaakte wetenschapper Georg Om zijn eerste wet in logaritmische vorm aan:

Waar x de lengte van de draad in voeten is, karakteriseert U het magnetische veld. De resultaten voldoen de wetenschapper niet en na verloop van tijd voegt hij twee constanten toe aan de afhankelijkheid:

U = m ln( 1 + x / a) - de oorspronkelijke formulering van de wet van Ohm voor het volledige circuit.

Van logaritmen naar een eenvoudige wet voor de volledige keten

Dus als m gelijk is aan 0,525, met a = 2,9, stelt de resulterende afhankelijkheid ons in staat om de resultaten van het experiment van tevoren te voorspellen. Tegelijkertijd was de wetenschapper betrokken bij de studie van de geleidbaarheid van verschillende metalen, als een referentie met behulp van een stuk koper met een lengte van 1 voet. Het prototype werd ingekort totdat de uitwijking van de magnetische naald hetzelfde was. Lood, goud, zilver, zink, ijzer, messing, platina en tin werden op deze manier onderzocht, maar de resultaten kwamen vaak niet overeen met de wetenschap die nu beschikbaar is. De wetenschapper zag verschillen en legde uit dat de zuiverheid van de monsters zelden 100% was.

Storingen werden ook verwacht bij het bepalen van de afhankelijkheid van de afwijking van de pijl op het oppervlak van de doorsnede. Er was geen hulpmiddel om de diameter van de draad nauwkeurig in te schatten. Het was echter mogelijk om vast te stellen dat de geleidbaarheid duidelijk lineair afhangt van het dwarsdoorsnede-oppervlak en de lengte.

In zijn oorspronkelijke vorm werd de wet gepubliceerd door het Journal of Physics and Chemistry, uitgegeven door Schweiger. Op het moment van 1825 is George Om onbekend bij de wetenschappelijke gemeenschap, en de formule is, zoals kan worden gezien, niet helemaal correct en gemakkelijk. De wetenschapper in de tekst maakte het voorbehoud dat het onderzoek niet was voltooid. Ik neem de moeite om een ​​verhandeling te schrijven( besproken in het onderwerp volgens de wet van Ohm voor de kettingsectie), waar hij beschreef waarop hij vertrouwde en zijn conclusies uitvoerig uiteenzet. Ten eerste: de stroomsterkte is hetzelfde gedurende het hele circuit. Dit is duidelijk in de mate van afwijkingen van de magnetische naald. Merk op dat de relatie eerder als een veronderstelling werd beschouwd, hoewel we de wet van Bio-Savart( 1820) niet mogen vergeten.

Tegelijkertijd realiseerde de wetenschapper zich ten slotte dat het element van Wollaston( Wulston) niets oplevert. Dit werd bepaald door de verzwakte gloed van de draad, maar zodra het circuit werd geopend en even werd gewacht, bereikte de temperatuur de beginwaarde na de herstart. Dit duidde in de eerste plaats duidelijk op instabiliteit en de hernieuwbaarheid op de tweede plaats van een dergelijke bron. Tegelijkertijd gebruikten Becquerel en Barlow een vergelijkbare techniek - beide publiceerden foutieve conclusies over de afhankelijkheden tussen de parameters van de dirigent. Bovendien presenteerden de wetenschappers verschillende formules, die duidelijk de noodzaak aangaven om verder te zoeken.

Poggendorf kwam te hulp, die bij het analyseren van het gedrukte werk van Ohm zei dat het beter is om thermo-emf als bron te gebruiken. En bracht informatie naar Martin - jongere broer George. Het thermokoppel van koper en bismut in de installatie stond op een statief-statief, uitgerust met schroeven voor de tentoonstelling naar de horizon. De magnetische naald met torsiegewichten diende als een afdekking voor een transparante glazen kap die het werkende deel tegen schommelingen in de luchtstroom beschermde. De mechanische monteur van Mauch heeft Ohm geholpen bij het creëren van een nauwkeurig afstelsysteem met een gegradueerde sluitring om nauwkeurig de inspanning te detecteren die nodig is om de pijl terug te brengen naar de magnetische meridiaan van de aarde.

Zelfs de kompasnaald werd speciaal gemaakt: gemaakt van staal, met ivoren uiteinden, de enige bekroond met een koperen wijzer, gericht op een schaal. Voor zover het experiment op verantwoorde wijze werd uitgevoerd, was het resultaat van 1926 dichter bij de waarheid:

X = a / b + x.

Dit is de wet van Ohm voor het complete circuit( I = U / R + r), waarbij X de magnetische veldsterkte is die recht evenredig is met de stroom I, en de thermo-emf U is, x de geleiderlengte direct evenredig is met de weerstand R, b de rest isdeel van het circuit, wat vandaag de interne weerstand r van de bron en de installatiecontacten impliceert.