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LE PRINCIPALI SCOPERTE SCIENTIFICHE
Legge di Ohm. Storia ed essenza della scoperta scientifica
Elenco / Le scoperte scientifiche più importanti Un conduttore è semplicemente un componente passivo di un circuito elettrico. Questa opinione prevalse fino agli anni Quaranta dell'Ottocento. Allora perché perdere tempo a ricercarlo? Stefano Marianini (1790–1866) è stato uno dei primi scienziati ad affrontare il problema della conducibilità dei conduttori. È venuto alla sua scoperta per caso, studiando la tensione delle batterie. Stefano ha notato che con l'aumento del numero di elementi della colonna voltaica, l'effetto elettromagnetico sulla freccia non aumenta notevolmente. Questo fece subito pensare a Marianini che ogni elemento voltaico fosse un ostacolo al passaggio della corrente. Condusse esperimenti con coppie di "attivo" e "inattivo" (cioè costituiti da due lastre di rame separate da una guarnizione bagnata) e trovò empiricamente una relazione in cui il lettore moderno riconosce un caso speciale della legge di Ohm, quando la resistenza del non si tiene conto del circuito esterno attenzione, come nell'esperienza di Marianini. Om ha riconosciuto i meriti di Marianini, anche se le sue opere non sono diventate un aiuto diretto nell'opera. Georg Simon Ohm (1789-1854) nacque a Erlangen, nella famiglia di un fabbro ereditario. Il ruolo del padre nell'educazione del ragazzo è stato enorme e, forse, deve tutto ciò che ha ottenuto nella vita a suo padre. Dopo aver lasciato la scuola, George è entrato nella palestra della città. L'Elangen Gymnasium era supervisionato dall'università ed era un'istituzione educativa corrispondente a quel tempo. Dopo essersi laureato con successo in palestra, Georg nella primavera del 1805 iniziò a studiare matematica, fisica e filosofia presso la Facoltà di Filosofia dell'Università di Erlangen. Dopo aver studiato per tre semestri, Ohm ha accettato l'invito a lavorare come insegnante di matematica in una scuola privata nella città svizzera di Gottstadt. Nel 1809, a Georg fu chiesto di lasciare la sua posizione e di accettare un invito a insegnare matematica nella città di Neustadt. Non c'era altra scelta, ea Natale si era trasferito in un nuovo posto. Ma il sogno di laurearsi non lascia l'Om. Nel 1811 tornò a Erlangen. Lo studio autonomo di Om è stato così fruttuoso che nello stesso anno ha potuto laurearsi all'università, difendere con successo la sua tesi e ricevere un dottorato di ricerca. Subito dopo essersi laureato all'università, gli è stato offerto il posto di Privatdozent del Dipartimento di Matematica della stessa università. Il lavoro di insegnamento era abbastanza coerente con i desideri e le capacità di Ohm. Ma, avendo lavorato solo per tre semestri, è stato costretto a cercare una posizione più retribuita per motivi materiali che lo avevano perseguitato quasi per tutta la vita. Con decisione reale del 16 dicembre 1812, Ohm fu nominato insegnante di matematica e fisica presso la scuola di Bamberg. Nel febbraio 1816 la vera scuola di Bamberga fu chiusa. A un insegnante di matematica è stato offerto di insegnare in classi sovraffollate in una scuola preparatoria locale per la stessa quota. Avendo perso ogni speranza di trovare un lavoro di insegnamento adeguato, il disperato dottorato di ricerca riceve inaspettatamente un'offerta per prendere il posto di un insegnante di matematica e fisica nel Collegio dei Gesuiti di Colonia. Parte subito per il posto di lavoro futuro. Qui, a Colonia, ha lavorato per nove anni. Fu qui che si "trasformò" da matematico a fisico. La presenza del tempo libero ha contribuito alla formazione di Ohm come fisico ricercatore. Si dà con entusiasmo ad un nuovo lavoro, seduto per lunghe ore nell'officina della tavola e nel negozio di strumenti. Ohm ha iniziato lo studio dell'elettricità. Iniziò i suoi studi sperimentali determinando i valori relativi della conducibilità dei vari conduttori. Applicando un metodo ormai divenuto classico, collegò in serie tra due punti del circuito sottili conduttori di vari materiali dello stesso diametro e ne modificò la lunghezza in modo da ottenere una certa quantità di corrente. Come V.V. Koshmanov, "Om sapeva dell'aspetto delle opere di Barlow e Becquerel, che descrivevano la ricerca sperimentale della legge dei circuiti elettrici. Sapeva anche dei risultati a cui sono giunti questi ricercatori. Sebbene sia Ohm che Barlow e Becquerel usassero un ago magnetico come dispositivo di registrazione, ha osservato una particolare cura nel collegare il circuito e la fonte di corrente elettrica era in linea di principio lo stesso design, ma i risultati che hanno ottenuto sono stati diversi. La verità è ostinatamente sfuggita ai ricercatori. Occorreva innanzitutto eliminare la fonte di errori più significativa, che, secondo Ohm, era la batteria galvanica. Già nei suoi primi esperimenti Ohm notò che l'effetto magnetico della corrente quando si chiude un circuito con un filo qualsiasi diminuisce con il tempo... Questo declino praticamente non si è fermato nel tempo, ed era chiaro che era inutile cercare la legge dei circuiti elettrici in questo stato di cose. Era necessario o utilizzare un altro tipo di generatore di energia elettrica tra quelli già disponibili, o crearne uno nuovo, oppure sviluppare un circuito in cui la variazione di EMF non influisse sui risultati dell'esperimento. Om è andato per la prima volta." Dopo la pubblicazione del primo articolo di Ohm, Poggendorff gli consigliò di abbandonare gli elementi chimici e di utilizzare una migliore termocoppia rame-bismuto, recentemente introdotta da Seebeck. Ohm ascoltò questo consiglio e ripeté i suoi esperimenti, assemblando un'installazione con una batteria termoelettrica, nel cui circuito esterno erano collegati in serie otto fili di rame dello stesso diametro ma di diversa lunghezza. Misurò l'intensità della corrente utilizzando una sorta di bilancia di torsione formata da un ago magnetico sospeso su un filo metallico. Quando la corrente parallela alla freccia la deviava, Ohm attorcigliava il filo su cui era sospesa finché la freccia non si trovava nella sua posizione abituale; La forza attuale è stata considerata proporzionale all'angolo di torsione del filo. Ohm giunse alla conclusione che i risultati degli esperimenti condotti con otto fili diversi potevano essere espressi dall'equazione: il quoziente di аdiviso per х + вDove х indica l'intensità dell'azione magnetica del conduttore, la cui lunghezza è uguale a хE а и в - costanti dipendenti rispettivamente dalla forza eccitante e dalla resistenza delle restanti parti del circuito. Le condizioni dell'esperimento sono cambiate: le resistenze e le coppie termoelettriche sono state sostituite, ma i risultati si sono comunque ridotti alla formula di cui sopra, che molto facilmente entra in quella che sappiamo se sostituiamo х forza attuale, а - forza elettromotrice e в + х - la resistenza totale del circuito. Om conduce esperimenti con quattro fili di ottone: il risultato è lo stesso. "Da ciò segue un'importante conclusione", scrive Koshmanov, "che la formula trovata da Ohm, che collega le quantità fisiche che caratterizzano il processo del flusso di corrente in un conduttore, è valida non solo per i conduttori in rame. Usando questa formula, puoi calcolare i circuiti elettrici indipendentemente dal materiale dei conduttori utilizzati in questo caso... ... Inoltre, Ohm ha scoperto che la costante β non dipende né dalla forza di eccitazione né dalla lunghezza del filo incluso. Questo fatto dà motivo di affermare che il valore di caratterizza la parte immutabile della catena. E poiché l'addizione al denominatore della formula risultante è possibile solo per quantità con lo stesso nome, quindi, la costante in, conclude Ohm, dovrebbe caratterizzare la conduttività della parte immutabile del circuito. Negli esperimenti successivi, Ohm ha studiato l'effetto della temperatura del conduttore sulla loro resistenza. Portò nella fiamma i conduttori indagati, li mise in acqua con ghiaccio tritato e si assicurò che la conduttività elettrica dei conduttori diminuisse all'aumentare della temperatura e aumentasse al diminuire di essa. Dopo aver ricevuto la sua famosa formula, Ohm la usa per studiare l'effetto del moltiplicatore Schweiger sulla deflessione dell'ago e per studiare la corrente che passa nel circuito esterno di una batteria di celle, a seconda di come sono collegate - in serie o in parallelo. In questo modo spiega cosa determina la corrente esterna di una batteria, una questione che era abbastanza oscura per i primi ricercatori. Appare il famoso articolo di Ohm "La definizione della legge secondo la quale i metalli conducono l'elettricità di contatto, insieme a uno schizzo della teoria dell'apparato voltaico e del moltiplicatore di Schweigger", pubblicato nel 1826 sul Journal of Physics and Chemistry. La comparsa di un articolo contenente i risultati della ricerca sperimentale nel campo dei fenomeni elettrici non ha impressionato gli scienziati. Nessuno di loro potrebbe nemmeno immaginare che la legge dei circuiti elettrici stabilita da Ohm sia la base per tutti i calcoli elettrici del futuro. Nel 1827, a Berlino, pubblicò la sua opera principale, Il circuito galvanico progettato matematicamente. Ohm è stato ispirato nella sua ricerca dalla teoria analitica del calore (1822) di Jean-Baptiste Fourier (1768–1830). Lo scienziato si rese conto che il meccanismo del "flusso di calore", di cui parla Fourier, può essere paragonato a una corrente elettrica in un conduttore. E proprio come nella teoria di Fourier il flusso di calore tra due corpi o tra due punti dello stesso corpo si spiega con la differenza di temperatura, così Ohm spiega la differenza di "forze elettroscopiche" in due punti del conduttore, il verificarsi di un corrente tra di loro. Ohm introduce i concetti e le definizioni precise della forza elettromotrice, o "forza elettroscopica", nelle parole dello stesso scienziato, conducibilità elettrica e forza di corrente. Avendo espresso la legge da lui derivata nella forma differenziale data dagli autori moderni, Ohm la scrive in valori finiti anche per casi particolari di circuiti elettrici specifici, di cui il circuito termoelettrico è particolarmente importante. Sulla base di ciò, formula le leggi note di variazione della tensione elettrica lungo il circuito. Ma anche la ricerca teorica di Ohm passò inosservata, il suo lavoro teorico condivise il destino dell'opera contenente la sua ricerca sperimentale. Il mondo scientifico stava ancora aspettando. Fu solo nel 1841 che l'opera di Ohm fu tradotta in inglese, nel 1847 in italiano e nel 1860 in francese. I fisici russi furono i primi a riconoscere la legge di Ohm tra gli scienziati stranieri. Lenz e Jacobi. Hanno anche aiutato il suo riconoscimento internazionale. Con la partecipazione di fisici russi, il 5 maggio 1842, la Royal Society di Londra assegnò a Ohm una medaglia d'oro e ne elesse Ohm come suo membro. Ohm divenne solo il secondo scienziato tedesco a ricevere un tale onore. Il suo collega americano ha parlato in modo molto emotivo dei meriti dello scienziato tedesco JHenry "Quando ho letto per la prima volta la teoria di Ohm", ha scritto, "mi è sembrato come un fulmine, che improvvisamente illumina una stanza immersa nell'oscurità". Il professore di fisica all'Università di Monaco E. Lommel ha parlato accuratamente del significato della ricerca di Ohm all'apertura di un monumento allo scienziato nel 1895. "La scoperta di Ohm è stata una torcia luminosa che ha illuminato l'area di elettricità che era stata avvolta nell'oscurità davanti a lui. Ohm ha mostrato l'unico percorso corretto attraverso la foresta impenetrabile di fatti incomprensibili. I notevoli progressi nello sviluppo dell'ingegneria elettrica, che abbiamo osservato con stupore negli ultimi decenni, potrebbero essere raggiunti solo sulla base della scoperta di Ohm. segreto e lo passò nelle mani dei suoi contemporanei. Autore: Samin D.K.
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