Legea Ohm pentru segmentul lanțului de la istorie la formulă

Legea lui Ohm pentru un site de lanț este formula de bază pe care profesorii o folosesc pentru a combate elevii obraznici. În special, fără a răspunde la o astfel de întrebare, se poate ruga cu ușurință în armată, unde se fac atitudini speciale față de participanții universitari. Dar să nu vorbim despre cele vitale, să vedem ce a vrut Georg Om să ne transmită atunci când și-a formulat legea empirică:







I = U / R. Unde I - puterea curentului, măsurată în amperi; U este tensiunea, în volți; și R este rezistența în ohmi.

Istoria creării legii lui Ohm pentru segmentul lanțului

În combinație cu cunoașterea faptului că tensiunea circuitelor paralele este aceeași cu curentul în circuite consecutive, legea lui Ohm pentru secțiunea circuitului este un instrument puternic pentru rezolvarea oricăror probleme. Fiind derivat în 1827, formula pentru mai multe decenii înainte de lucrarea lui Kirchhoff. Georg Om a experimentat activ rezistența activă și timp de doi ani întregi sa luptat pentru ceea ce astăzi elevul mediu ar fi avut o jumătate de oră. Și totul, din cauza lipsei de bază materială.

Legea Ohm pentru segmentul lanțului de la istorie la formulă

Omul de știință Georg Om

După ce Volta și-a prezentat bateria publicului în 1600, au început să caute unde să adapteze această inovație. A devenit evident că puteți transfera informații rapid și pe distanțe lungi cu ajutorul unui telegraf. Dar ce a fost măsurat în această industrie? În mod clar nu curentul și nu tensiunea, care mult mai târziu va lega legea lui Ohm pentru secțiunea circuitului. Problema a apărut la orizont doar în perioada în care a devenit necesară efectuarea de reparații. Chiar și patruzeci de ani de la nașterea legea lui Ohm, atunci când telegraful transatlantic a fost stabilită în 1866, ca un dispozitiv de recepție utilizat Kelvin oglindă galvanometru.

Cu 8 ani înainte, viitorul domn a luat un brevet pentru invenția sa și a fost foarte mulțumit de el. Dar cum a fost dispozitivul? În forma sa originală - o bobină de sârmă, în interiorul căreia există o oglindă mobilă. În momentul în care curentul a fost înregistrat în circuit, lumina sa reflectat în direcția cea bună, iar operatorul a văzut-o cu ochii săi. Sunt de acord, cu ajutorul unui astfel de dispozitiv este dificil să se facă măsurători. Și, deși, așa cum am spus, Kelvin a făcut propriile amendamente, sa întâmplat cu 40 de ani mai târziu decât ar fi fost de dorit pentru noi și George Ohm.

Inventatorul primului ampermetru precis, Edward Weston, sa născut numai în 1850. Dispozitivul a fost gata până în 1886 și a furnizat o precizie de 0,5%. Evident, Georg Om nu a putut folosi acest lucru atunci când a găsit legea pentru o secțiune de lanț. Și, totuși, și-a scos celebra formulă. Cum? El a fost un matematician excelent și a folosit ideile lui Fourier asupra conductivității termice în cercetare.

Opera de cercetare a circuitelor galvanice, matematic, toată lumea poate descărca acum în format pdf, cel puțin din Google repository. Trebuie să spunem că traducerea în limba rusă nu a fost atât de ușor de găsit? Nu există nici măcar în binecunoscuta bibliotecă centrală a lui Lenin (la fel ca și alte lucrări ale lui George Ohm în limba rusă).

Fundalul descoperirilor lui George Ohm

Mai devreme, în Topeka noastră a menționat deja Thales, astfel încât în ​​categoria despre legea lui Ohm pentru subcircuit adăuga doar că atracția de păr chihlimbar a fost văzut de fiica sa. Astfel, tot ce are omenirea în domeniul electricității, se datorează femeilor. Ei bine, sau cel puțin curiozitatea lor, care a provocat fiica ei de a cere Papei Thales explicație fenomen de neînțeles.

Apoi electricitatea a fost uitată timp de multe secole. Prima dificultate majoră în acest domeniu, poate fi considerată o lucrare a lui William Hilbert, care cu puțin timp înainte de propriul său deces a trebuit să publice un tratat, al cărui nume poate fi tradus vag pentru a transmite modul în care „Pe magnet, corpurile magnetice și un magnet mare. - Pământul“ Cu toate acestea, nu putem trece de Otto von Guericke, cu un generator de sarcină statică de propria lor de proiectare, care a reușit să stabilească o serie de legi interesante:

  1. Acuzațiile aceluiași semn resping, iar inversul atrage. A fost von Guericke care a atras atenția asupra acestor opuse.
  2. Atunci când încărcăturile semnelor diferite sunt închise de un conductor, un curent curge. În acel moment nu exista un astfel de concept, dar a fost observat faptul că dispare forțele de interacțiune dintre corpuri.

Legea Ohm pentru segmentul lanțului de la istorie la formulă

Experimentele lui Charles Dufe

Mai exact, el a remarcat prezența semnelor în acuzațiile lui Charles Dufet: am scris deja despre electricitatea "sticlă" și "rășină".

Vezi și: Lămpi de sodiu

Cum Georg Omul și-a luat legea matematic

Am decis să corectăm cel puțin situația prin apel, așa că am făcut o mică traducere a întregii cărți (!) Asupra studiului matematic al circuitului electric. Sam Om scrie că lucrarea sa a fost creată doar pe baza a trei postulate:

  • Distribuția energiei electrice în interiorul unui corp solid (conductor).
  • Mișcarea electricității în afara corpului solid (presupunem că vorbim despre un câmp magnetic).
  • Fenomenul apariției electricității la contactul conductorilor diferiți (acum se numește termocuplu).






Omul de știință spune că sa bazat doar pe aer, pentru că ultimele două postulează că timpul nu este purtat încă sub forma de legi, dar au existat doar câteva evoluții experimentale. Cercetarea sa bazat pe experimentele lui Charles Coulomb, care au experimentat acțiunile de acuzații reciproce de la distanță. Deja la acel moment, Om a sugerat că doi dirijori diferiți care se află în contact formează o diferență de potențial. Iar acum faptul că George este fie timid să renunțe la el, fie că a fost de înțeles. Dar, de când au trecut aproape două secole, nu este deloc clar pentru noi:

Legea Ohm pentru segmentul lanțului de la istorie la formulă

  1. După cum sa menționat mai sus, la acel moment nu existau dispozitive de măsurare. Și ce a făcut Omul? Știa din publicațiile științifice că curentul care curge prin sârmă deformează acul magnetic în lateral. Nu este atât de ușor ar fi să se refere valoarea unghiului cu energie electrică, dar omul de știință a mers la unul mai truc: folosind balanța de torsiune a început să definească forța la care busola și direcția de firele metalice încă la fel. Și în Newton a fost o valoare foarte mică. Deci Ohm învățat să măsoare cu precizie foarte puterea actuală - valoarea pe care nimic nu a fost cunoscut, și că el a intrat în folosință geniu al științei.
  2. În timpul experimentelor, sa observat că postul de volt (celula galvanică) nu dă o tensiune constantă. Prin urmare, Georg Om nu și-a putut continua experiențele în astfel de condiții. Și am început să folosesc ... termo-emf (la sfatul fizicianului I.H. Poggendorff). Acest lucru mare, deoarece o astfel de mică tensiune ca diferența de potențial dintre cei doi conductori diferite (cupru și bismut) și curenți cauza nesemnificativă. Dar Om sa confruntat cu sarcina folosind echilibrul de torsiune și acul busolei. Și o ușoară scădere a temperaturii la intersecție a fost rapid compensată. Un om de știință a plasat un capăt al termocuplului într-un vas cu apă clocotită, iar al doilea - într-un recipient cu gheață. În acel moment nu sa știut că aceste temperaturi nu sunt strict constante pe o scară. De exemplu, fierberea începe neuniform, aceasta fiind afectată de presiunea atmosferică. Și totuși termocuplul sa prezentat cu primul test mult mai bine decât o celulă galvanică.

Legea Ohm pentru segmentul lanțului de la istorie la formulă

Pandantivul cu invenția sa

Ar trebui să adăugăm că balanța de torsiune, a cărui principiu de funcționare se bazează pe modulul de elasticitate al unui fir subțire, a fost proiectat de Coulomb. Dar l-am folosit pentru acuzații statice. Așa că și-a scos faimoasa lege. În ceea ce privește acul magnetic, a fost descris în lucrările lui Oersted (1820). Același om de știință a observat că abaterea este proporțională cu ceea ce numim acum puterea curentului. În același an, Ampere și-a formulat faimoasa lege și, de asemenea, a raportat că un solenoid cu o diferență potențială față de concluziile sale este orientat în câmpul magnetic al Pământului. Descoperirile au urmat una după alta, iar cartea lui George Ohm despre studiul matematic al circuitului galvanic a devenit următoarea serie.

Vezi și: Comutator senzor

Acul său magnetic era amplasat în direcția meridianului magnetic. Pentru a exclude influența câmpului magnetic al Pământului. Cu ajutorul balansului de torsiune am măsurat forța necesară pentru a readuce sistemul la starea inițială. Dar ce este un element galvanic rău? Om a obținut mai multe motive pentru care era nemulțumit de această sursă de putere:

  1. În timp, ca orice baterie, polul voltaic și-a pierdut tensiunea. Omul a observat acest lucru în timpul studiului efectului termic pe o bucată de fir obișnuit. Odată cu trecerea timpului, temperatura a scăzut inexorabil. Dar odată ce ați adus sistemul la starea inițială (încărcare), încălzirea sa intensificat. În consecință, elementul galvanic în cursul studiilor a introdus o eroare. Termo-emf nu numai că avea o stabilitate mai mare, dar și o valoare mai mică, ceea ce a redus încălzirea conductorilor, eliminând eroarea de temperatură.

Legea Ohm pentru segmentul lanțului de la istorie la formulă

Pregătiți pentru experiment

  • Om a pus experimentele sale pe lungimi mici de butași de sârmă dintr-un material diferit. Rezistența unor astfel de piese a fost mult mai mică decât rezistența internă a sursei. Ca rezultat al formării unui separator rezistiv, curentul cu o modificare a materialului conductorului sa schimbat foarte ușor. În plus, impedanța internă a celulei galvanice a introdus erori mari. Și aici termocuplul sa arătat cel mai bun mod. Rezistența internă a unei astfel de surse este foarte mică.
  • La restul, puritatea materialelor probelor studiate, chiar de la Om însuși, a ridicat îndoieli. Să nu mai vorbim că nu a fost suficientă unealtă digerabilă pentru estimarea diametrului (și a secțiunii transversale). Toate acestea ne indică câte dificultăți trebuiau să fie depășite de un profesor obișnuit (deși un matematician talentat).

    Pe măsură ce ne-am familiarizat cu lucrarea, ne-a devenit clar de ce a durat doi ani pentru a deduce o formulă simplă. La început, omul de știință nu a primit nici un sprijin, în primul rând material, din mediul academic și instituțiile statului. Și ecuația a fost criticată de mult timp - o inexactitate în formularea inițială a ecuației adăugate la foc. În general, putem spune următoarele:

    1. Prin abstractizarea unui inel omogen, simetric din toate punctele de vedere de la un dirijor, omul de știință a deductiv a arătat că curentul din fiecare secțiune este același. Credem că în acest Omu a fost activ asistat de o săgeată, a cărei forță de torsiune a rămas constantă pe întreaga circumferință.
    2. Construind un inel din segmente, Om a creat o varietate de abstracțiuni geometrice, a tras-o într-o linie, a tras și chiar a introdus noțiunea de diferență în potențial. Și toate acestea pentru a obține o expresie matematică a legii.

    Potrivit Om, activitatea sa în acest moment este una dintre cele mai complexe probleme matematice, și putem adăuga la aceasta că textul va da o sută de puncte handicap orice și chiar șaradă modernă. Când inelul începe să reprezinte o linie dreaptă, ea devine chiar un pic incomod, deoarece textul nu explică acest efect (deși există descrie cu răbdare scopul tuturor liniilor). Noi nu se angajează să afle esența abstractizare, ci pur și simplu specifică forma ecuației, la care, în cele din urmă a ajuns la omul de știință:

    în care X - forța care acționează asupra unui ac magnetic, a - lungimea conductorului de testare, b și x - unele constante arbitrare. De exemplu, eu le oferă să ia ohmi, respectiv, întreg unificat b x 20,25 - valori variază de la 7285 la 6800. În acest caz, folosind expresia de mai sus, a fost posibil să avanseze de-a lungul lungimii materialului conductor și prezice forța magnetică care acționează asupra acului. Ceea ce sa considerat a fi o dovadă că procesul este pe drumul cel bun.

    În loc să încheiem

    Vedem că peste o simplă dependență, acum două secole, un matematician talentat a lucrat timp de mai mulți ani. În acest scop a fost ajutat de sfaturi, alții au intervenit. Este suficient să spunem că versiunea finală a instalației a fost colectată în mod special pentru a găsi dependențe. Toate detaliile, inclusiv termocuplul, au avut dimensiuni strict definite. Instalația a fost acoperită cu o capotă pentru a elimina efectul asupra echilibrului de torsiune a turbulențelor de aer.

    În cele din urmă, acest lucru a redus erorile la 5 - 10%. Ceea ce a făcut posibilă deducerea corelației, pe care o cunoaștem azi, ca legea lui Ohm pentru secțiunea lanțului.







    Articole similare

    Trimiteți-le prietenilor: