2.5. Возможности продолжения образования выпускника

Инженер, освоивший основную образовательную программу выс­шего профессионального образования по направлению подготовки дипломированного специалиста «Агроинженерия» подготовлен для продолжения образования в аспирантуре.

3. Из истории электротехники, электрификации и автоматизации

Ниже представлены фрагменты из книги профессора Западно-Чешского универси­тета (г. Пльзень) Данизля Майера "Pohledy do minulosti elektrotechniky" ("Взгляд в прошлое элект­ротехники") в переводе с чешского профессора Санкт-Петербургского государственного поли­технического университета А.Б. Новгородцева, а также публикации в журналах "Электричество", "Электротехника", "Светотехника". Материал отражает развитие научных взглядов известных физиков и электротехников, привед­ших к выдающимся открытиям. Дается описание общественной атмосферы, в которой протека­ла их деятельность, знакомит читателя с открытием законов электротехники и электродинамики и их при­ложениями к возникновению и развитию электротехнической промышленности и электрификации и автоматизации сельского хозяйства. Рассматривается сфера производства, передачи и потребления электрической энергии и техники связи, показана история развития высшего электротехнического образования.

Георг Симон Ом - закон Ома1

В силу своей простоты закон Ома получил широкую известность даже в кругах неспециали­стов. Хотя первенство в его формулировке при­надлежит Г. Кавендишу, закон был позже и неза­висимо открыт Омом, которому принадлежит приоритет в его публикации.

Георг Симон Ом (1789-1854) родился в Эрлангене, в северной Баварии. Там в 1805 г. он за­вершил среднее образование и в местном уни­верситете, изучив математику, физику и филосо­фию, защитил в 1811 г. докторскую диссертацию и получил звание приват-доцента. Несмотря на то, что его педагогическая деятельность в Эрлангенском университете была успешной, он вскоре покинул университет и занялся препода­ванием в реальном училище в Бамберге (1813-1817). Однако рабочие условия не соответствова­ли исследовательским склонностям Ома, и поэ­тому он перешел в качестве профессора гимна­зии в Кельн, где с 1817 по 1828 гг. преподавал математику и физику.

За время девятилетней деятельности в Кельне он совершил свои наиболее значительные откры­тия, привлекшие внимание министерства, кото­рое разрешило ему годичную стажировку в Бер­лине. Позднее Ом остался в Берлине, где препо­давал математику в общей военной школе. Реше­ние Ома было, по-видимому, вызвано тем, что преподавание в военной школе не было обреме­нительным - его недельная нагрузка составляла лишь три часа, - и перед ним открывались воз­можности систематических научных исследова­ний. Однако его жалование составляло менее по­ловины той суммы, которую он получал в Кель­нской гимназии. Однако Ом был не только успешным исследователем, но и популярным пре­подавателем. Об этом свидетельствует то, что после его ухода из Кельнской гимназии за ним отправилась делегация студентов с просьбой вер­нуться.

¹ По материалам статьи Майер Д. Георг Симон Ом - закон Ома//Электричество, 2003, №8. С. 68-70

В 1833 г. Ом переехал из Берлина в Нюрнберг и вступил в должность профессора во вновь об­разованной политехнической школе, где он был также избран директором. В этой школе он пребывал до 1849 г., когда в шестидесятилетнем воз­расте ему было присвоено звание хранителя фи­зико-математической коллекции в Мюнхенском университете с обязанностью преподавания мате­матики и физики. Атмосфера Мюнхенского уни­верситета благоприятно повлияла на творческую активность Ома. Он посвятил себя исследованию интерференционных явлений в оптике и акусти­ке. Он, в частности, установил, что человеческий слух воспринимает только простые звуки (гармо­нические составляющие звуковых волн), но не воспринимает их фазовые сдвиги. Этот факт по­лучил название акустического закона Ома. Лишь в 1852 г. сбылась давнишняя мечта Ома, и он был объявлен ординарным профессором физики в Мюнхенском университете с занятием должности заведующего кафедрой физики. За свои научные открытия он был избран членом нескольких на­учных обществ в Германии и за границей.

Всю свою жизнь он прожил в скромных усло­виях. В начале 1854 г. он перенес инсульт, который и привел к его кончине 7 августа того же года.

Закон Ома. Хотя новый этап в исследовании электрических явлений был начат открытиями Л. Гальвани и А. Вольты, когда к изученным ранее электростатическим явлениям добавился постоянный электрический ток, представления о свойствах электрического тока оставались в тече­ние длительного времени неясными. Эксперимен­тальные работы, которые Ом выполнял в бедно оборудованном школьном кабинете, принесли урожай лишь после многолетней тщательной ра­боты. Наиболее значительной работой Ома, бла­годаря которой его имя вошло в историю элект­ротехники, является его статья "Uber Leitungfuhigkeit der Metalle fur Elektrizitat" (Об элек­трической проводимости металлов), вышедшая в 1825 г. В этой работе Ом объяснил зависимость электрического тока от напряжения источника и сопротивления проводника. Свои представления о свойствах электричества Ом формировал на основе аналогии между электрическим током и потоком тепла. При этом он исходил из доста­точно хорошо разработанной к тому времени те­ории теплопроводности (Фурье, 1822 г.) Ом по­казал, что соотношения в неразветвленной элект­рической цепи однозначно определяются тремя величинами: током, напряжением источника и сопротивлением, которое прямо пропорциональ­но длине проводника и обратно пропорциональ­но его сечению.

Сначала Ом получил неправильные результа­ты. Выяснилось, что причина состояла в том, что в своих опытах он в качестве источника исполь­зовал элемент Вольты и не учитывал, что его на­пряжение падает за время измерений. Профессор Поггендорф, издатель известного научного жур­нала "Poggendorff^,s Annalen", прокомментировал ошибку Ома следующим образом: "Было бы же­лательно, чтобы автор нашел минуту свободного времени и использовал в своих исследованиях термоэлектрический элемент, действие которого значительно стабильнее... ". В 1826 г. Ом прислу­шался к этому совету и выполнил ряд измерений токов в проводниках из различных металлов раз­ной длины, присоединяемых к медно-висмутовому термоэлементу.

На рисунке 1 изображен измерительный при­бор, использованный Омом в экспериментах. Он представляет собой торсионный амперметр с тер­моэлементом, где т, т' - токоподводы с ртутны­ми контактами; t - магнитная стрелка, устанав­ливаемая в нулевое положение поворотом торси­онной головки r, угол поворота которой указы­вает значение измеряемого тока. Один из контак­тов термоэлемента аb был помещен в кипящую воду, второй а'b' - в тающий лед, так что между ними поддерживалась постоянная разность тем­ператур в 100°С.

Рис. 1. Торсионный амперметр с термоэлементом, с помощью кото­рого экспериментально установлен закон Ома

В одном из множества экспериментов Ом ис­пользовал восемь медных образцов различной длины. Они последовательно подключались к термоэлементу, и с помощью торсионного ампер­метра регистрировался магнитный эффект проте­кающего тока (т.е. отмечался угол поворота го­ловки a). Ом получил следующие результаты:

Длина проводни­ка (в дюймах)	2	4	6	10	18	34	66	130
Поворот головки а	305	282	2581/4	2231/2	178	1243/4	78	44

Свои исследования Ом подытожил следую­щим утверждением: "... Вышеприведенные цифры можно удовлетворительным образом вы­разить с помощью уравнения

Х=а/( b+х), (1)

где X - величина магнитного действия провод­ника; х - его длина; а и b - константы, пропор­циональные возбуждающей силе и сопротивле­нию источника... ".

Затем Ом подставил в уравнение (1) в качестве констант b=20_1/4, а=6800 и получил значения:

2	4	6	10	18	34	66	130
3051/2	2801/2	259	2243/4	1773/4	1251/4	79	45

которые хорошо согласуются с результатами из­мерений, чем и подтверждается справедливость уравнения (1).

Если мы представим соотношение (1) в совре­менной форме I=E/(R_i+R_a), где I - ток; Е - термоЭДС; R_i - внутреннее со­противление термоэлемента; R_a - сопротивление проводника, присоединенного к термоэлементу, и учтем, что R_a прямо пропорционально длине проводника х, а X является мерой тока, то смысл величин а и b становится очевидным.

В наши дни экспериментальная проверка за­кона Ома представляет весьма простую задачу, однако во времена Ома подобный эксперимент никак нельзя было считать простым, учитывая примитивный характер измерительной техники. Сначала закон Ома отвергался, однако уже через несколько лет он был оценен по заслугам.