§3.8. Великий Ом

В своё время Архимед сказал: «дайте мне точку опоры, и я переверну земной шар».

В области электротехники такой «точкой» явился закон Ома.

В XIX столетии, которое смело можно назвать «столетием электротехники», науч-

ные и практические изыскания в области электротехники шли по разным направлениям.

Так вот, одним из наиболее успешных и результативных исследований были опыты

немецкого физика Георга Симона Ома.

Ом Г.С. ( 1787-1854 )

Ом Георг Симон - немецкий физик. Исследования в области электричества, акусти-

ки, оптики, кристаллооптики. Открыл ( 1826 ) основной закон электрической цепи, связы-

вающий между собой силу тока, напряжение и сопротивление ( закон Ома ). Этот закон заложил основы расчета электрических цепей. Ввел понятия «электродвижущая сила», «падение напряжения», «проводимость». Выполнил ( 1830 ) первые измерения э.д.с. источ

ника тока.

Георг Симон Ом родился в Эрлангене, в семье потом­ственного слесаря. Роль отца в воспитании мальчика была огромной, и, пожалуй, он всем тем, чего добился в жизни, обязан отцу.

После окончания школы Георг поступил в городскую гимназию. Гимназия Эрлан-

гена курировалась университетом и представляла собой учебное за­ведение, соответствую-

щее тому времени.

Успешно окончив гимназию, Георг весной 1805 года приступил к изучению матема

тики, физики и философии на философском факуль­тете Эрлангенского университета.

Проучившись три семестра, Ом принял приглашение занять место учителя матема-

тики в частной школе швейцарского городка Готтштадта.

Но мечта окончить университет не покидает Ома. В 1811 году он возвращается в Эрланген.

Самостоятельные занятия Ома были настолько плодотворными, что он в том же году смог окончить уни­верситет, успешно защитить диссертацию и получить степень док-

тора философии. Сразу же по окончании университета ему была предло­жена должность приват-доцента кафедры математики этого же уни­верситета.

Преподавательская работа вполне соответствовала желаниям и способностям Ома. Но, проработав всего три семестра, он по матери­альным соображениям, которые почти всю жизнь преследовали его, вынужден был подыскивать более оплачиваемую должность.

В 1816 г. Ом неожиданно получает предло­жение занять место учителя математики и физики в иезуитской колле­гии Кельна. Он немедленно выезжает к месту будущей рабо-

ты.

Здесь, в Кёльне, он проработал девять лет. Именно здесь он «пре­вратился» из мате-

матика в физика. Наличие свободного времени спо­собствовало формированию Ома как физика-исследователя. Он с увле­чением отдается новой работе, просиживая долгие часы в мастерской коллегии и в хранилище приборов.

Ом занялся исследованиями электричества. Он начал свои экспе­риментальные ис-

следования с определения относительных величин проводимости различных проводников.

Применив метод, который стал теперь классическим, он подключал последователь-

но между двумя точками цепи тонкие проводники из различных материалов одинакового диаметра и изменял их длину так, чтобы получалась определенная величина тока.

В результате исследований он в 1826 г. получил формулу тока в электрической цепи, позднее названную законом Ома.

Различают два вида закона Ома:

1. для цепи;

2. для участка цепи.

Когда говорят «закон Ома для цепи» имеют в виду замкнутую электрическую цепь ( рис. 3.8 ).

Рис. 3.8. Электрическая цепь: Е – источник ЭДС; - внутреннее сопротивление источника эдс; электрический ток в цепи; сопротивление приемника электроэнер-

иии; - напряжение на зажимах источника ЭДС.

Закон Ома для цепи формулируется так:

ток в цепи прямо пропорционален электродвижущей силе Е и обратно пропорцио-

нален сопротивлению всей цепи.

На рис. 3.7 сопротивление всей цепи состоит из трех сопротивлений:

1. внутреннего сопротивления источника ЭДС ;

2. сопротивления проводов линии электропередачи ( на рис. 3.8 не обозначено );

3. сопротивления приемника электроэнергии .

Как правило, в электротехнике, при решении задач, сопротивлением проводов ли-

нии электропередачи пренебрегают, т.е принимают = 0.

Упомянутое сопротивление проводов учитывают лишь в специальных разделах электротехники, например, при расчетах падения напряжения в линиях электропередачи высоковольтных ЛЭП длиной в сотни и тысячи километров.

С учетом сказанного, ток в замкнутой цепи

( 3.6 )

Закон Ома для участка цепи формулируется так:

ток, приходящий через участок электрической цепи, прямо пропорционален паде-

нию напряжения на этом участке и обратно пропорционален сопротивлению этого участ-ка ( А ):

, ( 3.7 )

где падению напряжения на участке цепи, В;

сопротивление участка цепи, Ом.

В том же 1826 г. в «Журнале физики и химии» появляется в свет знаменитая статья Ома «Определение закона, по которому металлы проводят контактное электричество.

Случилось так, что упомянутая выше статья Ома осталась незамеченной. Научный мир по-прежнему выжидал.

Только в 1841 году работа Ома была переведена на английский язык, в 1847 году - на итальянский, в 1860 году - на французский.

Раньше всех из зарубежных ученых закон Ома признали русские физики Ленц и Якоби. Они помогли и его международному признанию. При участии русских физиков, 5 мая 1842 года Лондонское Королевское общество наградило Ома золотой медалью и из-

брало своим членом.

Закон Ома представляет собой ни что иное, как формулу тока в электрической це-

пи или в участке электрической цепи.

Однако эта формула не напрасно названа законом, т.к. с её получением электротех-

ники мира впервые получили математический инструмент для количественного ( в числах ) расчета параметров электрических цепей.

Открытие Ома создало прочный фундамент под ногами как учёных-теоретиков, продолжавших исследования в области электротехники, так и электротехников-практиков.

С открытием закона Ома всемирная электротехника перешла от экспериментов с

относительно простыми электрическими цепями к расчету и конструированию разного ро-

да сложных электротехнических устройств – генераторов и двигателей сначала постоян-

ного, затем переменного тока, и др.

О значении исследований Ома точно сказал профессор физики Мюнхенского уни-

верситета Е. Ломмель при открытии памятника учёному в 1895 г.: «Открытие Ома было ярким факелом, осветившим ту область электричества, которая до него была окутана мра-

ком.

Он указал единственно правильный путь через непроходимый лес непонятных фак

тов. Замечательные успехи в развитии электротехники, за которыми мы с удивлением на-

блюдали в последние десятилетия, могли быть достигнуты только на основе открытия Ома.

Лишь тот в состоянии господствовать над силами природы и управлять ими, кто су

меет разгадать законы природы.

Ом вырвал у природы так долго скрываемую тайну и передал её в руки современни

ков».

В честь Ома названа одна из основных единиц электротехники, единица измерения сопротивления - Ом.