Открытие Ома

Ом Георг Симон (1787-1854) – немецкий физик, автор одного из основных законов, определяющих электрические токи в металлических проводниках, член Баварской Академии Наук, член-корреспондент Берлинской Академии Наук, иностранный почётный член Лондонского Королевского общества. С юных лет Ом привык творчески относиться к любой работе. В 17 лет Ом становится учителем математики. Проводя занятия со школьниками, Георг продолжает совершенствовать свои знания по математике, физике, химии и философии, изучает труды корифеев науки.

Школьникам наших дней, изучающим закон Ома, может показаться, что Закон Ома – один из простейших законов физики: сила тока в проводнике прямо пропорциональна падению напряжения в нём и обратно пропорциональна сопротивлению. Но попробуйте мысленно перенестись в двадцатые годы XIX века! Тогда электрические токи в проводниках были, уже известны, уже существовали источники тока (батареи гальванических элементов), датский физик Х.К.Эрстед открыл, что электрический ток оказывает действие на стрелку компаса, но что собой представляет этот ток, как его измерять, от чего он зависит – об этом физики почти ничего не знали. Не было не только никаких измерительных приборов, но даже ещё и терминов «сила тока», «напряжение», «сопротивление».
На протяжении более четверти века после создания первого источника электрического тока, вольтова столба, многие физики ошибочно считали, что проводник является «чисто пассивной частью электрической цепи». Такое мнение господствовало вплоть до сороковых годов девятнадцатого столетия. Ома это не смутило, и он приступил к опытам.
Ому нужен был прибор, позволявший измерять силу электрического тока. Незаурядная эрудиция и мастерство позволили ему решить эту нелёгкую задачу. Ему были известны так называемые «крутильные весы», созданные французским учёным и инженером Ш.О.Кулоном. Трудно представить, сколько бессонных ночей провел молодой Ом, чтобы усовершенствовать «весы» Кулона (см. фото). Ему удалось найти настолько оригинальное техническое решение, что позднее физики справедливо назвали прибор Ома «первым прибором для электрических измерений».
Ом подвешивал на упругой расплющенной золотой проволочке магнитную стрелку над проводником, по которому шёл ток, и по углу отклонения этой стрелки определял величину тока. Ему мешала нестабильность батарей, «возбуждающая сила» которых (сегодня мы скажем: напряжение) была непостоянной. Поэтому Ом для уточнения результатов опытов вместо батареи гальванических элементов решил использовать термоэлемент из висмута и меди, дававший, хоть и слабый, но очень стабильный ток (на фото справа на «треногах»). Чтобы дуновения воздуха не мешали наблюдению за магнитной стрелкой, она была накрыта стеклянным колпаком.
Когда ток, параллельный стрелке, отклонял её, Ом закручивал нить, на которой она была подвешена, пока стрелка не оказывалась в своем обычном положении. Сила тока считалась пропорциональной углу, на который закручивалась нить (над стеклянным колпаком была расположена рукоятка для кручения нити и транспортир). Только после этого Ом устранил все первоначально имевшиеся источники погрешностей и получил надёжные результаты.

Ом многократно повторял эксперименты с различными проводниками, концы которых он помещал в фарфоровые чашечки со ртутью, тем самым замыкая цепь (на фото внизу слева). Ом составил подробные таблицы и установил ранее неизвестный закон о пропорциональности силы тока и «возбуждающей силы» (напряжения). Но особенно важное наблюдение Ома заключалось в следующем: изменяя длину проводника, он доказал, что, выражаясь современной терминологией, сила тока обратно пропорциональна сопротивлению участка цепи. Так звучит уже знакомая нам формулировка закона Ома, впервые опубликованная им в 1827 г.
Ом впервые в физике вводит точное определение электродвижущей силы (образно говоря, понятие напряжения источника тока с поправкой на его внутренее сопротивление), понятие электропроводности (это величина, обратная сопротивлению) и силы тока. В последующих опытах Ом изучал влияние температуры проводников на их сопротивление. Он вносил исследуемые проводники в пламя, помещал их в воду с толчёным льдом и убеждался, что сопротивление проводников увеличивается с повышением температуры и уменьшается с её понижением. Открытие Ома, давшее возможность впервые количественно изучать токи, имело и имеет огромное значение для науки! Все теоретические и опытные проверки открытых им закономерностей, показали полную их точность!
Раньше всех из зарубежных учёных заслуги Ома признали русские физики Э. Х. Ленц и Б.С.Якоби. Они помогли и его международному признанию. При участии русских физиков Лондонское Королевское общество наградило Ома золотой медалью и избрало своим членом. Ом стал вторым учёным Германии, удостоенным такой чести. На Электротехническом съезде в Париже в 1881 г. единицу электрического сопротивления назвали 1 Ом.
О значении этих работ профессор Мюнхенского университета Е.Ломмель при открытии памятника Ому в 1895 г. сказал так: «Открытие Ома было ярким факелом, осветившим ту область электричества, которая до него была окутана мраком. Ом указал единственно правильный путь через непроходимый лес непонятных фактов. Замечательные успехи в развитии электротехники, за которыми мы с удивлением наблюдали в последние десятилетия, могли быть достигнуты только на основе открытия Ома. Лишь тот в состоянии господствовать над силами природы и управлять ими, кто сумеет разгадать законы природы. Ом вырвал у природы так долго скрываемую тайну и передал её в руки современников».

Курушкина Светлана Александровна (Удмуртская республика, г. Ижевск)