Сторінка
1
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 кип- лячу 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 .
Завантажити реферат