در سال 1827، گئورگ اهم تحقیقات خود را منتشر کرد، که اساس فرمول مورد استفاده تا به امروز را تشکیل می دهد. اهم یک سری آزمایش بزرگ انجام داد که رابطه بین ولتاژ اعمال شده و جریان عبوری از یک هادی را نشان داد.

این قانون تجربی است، یعنی مبتنی بر تجربه. نام "اهم" به عنوان واحد رسمی SI برای مقاومت الکتریکی پذیرفته شده است.

قانون اهم برای بخش مداربیان می کند که جریان الکتریکیدر یک هادی با اختلاف پتانسیل در آن نسبت مستقیم و با مقاومت آن نسبت معکوس دارد. با توجه به اینکه مقاومت هادی (که نباید با آن اشتباه گرفته شود) یک مقدار ثابت است، می توانیم این را با فرمول زیر فرمول بندی کنیم:

• I - جریان بر حسب آمپر (A)
• V - ولتاژ بر حسب ولت (V)
• R - مقاومت بر حسب اهم (اهم)

برای وضوح: مقاومتی با مقاومت 1 اهم که جریان 1 آمپر از آن عبور می کند، در پایانه های خود اختلاف پتانسیل (ولتاژ) 1 ولت دارد.

فیزیکدان آلمانی Kirchhoff (مشهور به قوانین Kirchhoff خود) یک تعمیم ارائه داد که بیشتر در فیزیک استفاده می شود:

• σ – رسانایی مواد
• J - چگالی جریان
• E - میدان الکتریکی.

قانون اهم و مقاومت

مقاومت ها عناصر غیر فعالی هستند که در برابر جریان الکتریکی در مدار مقاومت ایجاد می کنند. که مطابق با قانون اهم عمل می کند، مقاومت اهمی نامیده می شود. هنگامی که جریان از چنین مقاومتی عبور می کند، افت ولتاژ در پایانه های آن متناسب با مقدار مقاومت است.

فرمول اهم برای مدارهایی با ولتاژ و جریان متناوب معتبر باقی می ماند. قانون اهم برای خازن ها و سلف ها مناسب نیست، زیرا مشخصه جریان-ولتاژ آنها (مشخصه ولت آمپر) اساساً خطی نیست.

فرمول اهم همچنین برای مدارهایی با چندین مقاومت که می توانند به صورت سری، موازی یا مخلوط به هم متصل شوند، اعمال می شود. گروه هایی از مقاومت های متصل به صورت سری یا موازی را می توان به عنوان مقاومت معادل ساده کرد.

مقالات درباره و اتصال با جزئیات بیشتری نحوه انجام این کار را توضیح می دهند.

فیزیکدان آلمانی گئورگ سایمون اوم خود را منتشر کرد تئوری کاملالکتریسیته به نام "نظریه مدار گالوانیکی". او دریافت که افت ولتاژ در یک بخش از مدار نتیجه کار جریانی است که از مقاومت آن بخش مدار می گذرد. این اساس قانونی را تشکیل داد که ما امروز از آن استفاده می کنیم. قانون یکی از معادلات اساسی برای مقاومت ها است.

قانون اهم - فرمول

هنگامی که دو متغیر از سه متغیر شناخته شده باشند، می توان از فرمول قانون اهم استفاده کرد. رابطه بین مقاومت، جریان و ولتاژ را می توان به روش های مختلفی نوشت. مثلث اهم می تواند برای جذب و حفظ مفید باشد.

در زیر دو نمونه از استفاده از چنین ماشین حساب مثلثی آورده شده است.

ما در مداری با افت ولتاژ از 100 ولت به 10 ولت در پایانه های آن یک مقاومت با مقاومت 1 اهم داریم.چه جریانی از این مقاومت می گذرد؟مثلث به ما یادآوری می کند که:
ما یک مقاومت با مقاومت 10 اهم داریم که جریان 2 آمپر با ولتاژ 120 ولت از آن عبور می کند.افت ولتاژ در این مقاومت چقدر خواهد بود؟استفاده از مثلث به ما نشان می دهد که:بنابراین، ولتاژ در پین 120-20 = 100 ولت خواهد بود.

قانون اهم - قدرت

هنگامی که جریان الکتریکی از یک مقاومت عبور می کند، مقدار مشخصی از توان را به عنوان گرما از بین می برد.

توان تابعی از جریان I (A) و ولتاژ اعمال شده V (V) است:

• P - توان بر حسب وات (V)

در ترکیب با قانون اهم برای یک بخش از مدار، فرمول را می توان به شکل زیر تبدیل کرد:

یک مقاومت ایده آل تمام انرژی را هدر می دهد و انرژی الکتریکی یا مغناطیسی را ذخیره نمی کند. هر مقاومت دارای محدودیتی در میزان توانی است که می تواند بدون آسیب رساندن به مقاومت تلف شود. این قدرت است اسمی نامیده می شود.

شرایط محیطی ممکن است این مقدار را کاهش یا افزایش دهد. به عنوان مثال، اگر هوای محیطگرم، سپس توانایی مقاومت در دفع گرمای اضافی کاهش می یابد و برعکس، در دمای پایین محیط، توانایی اتلاف مقاومت افزایش می یابد.

در عمل، مقاومت ها به ندرت دارای رتبه قدرت هستند. با این حال، اکثر مقاومت ها دارای 1/4 یا 1/8 وات هستند.

در زیر یک نمودار دایره ای وجود دارد که به شما کمک می کند تا به سرعت رابطه بین توان، جریان، ولتاژ و مقاومت را تعیین کنید. برای هر یک از چهار پارامتر، نحوه محاسبه مقدار آن را نشان می دهد.

قانون اهم - ماشین حساب

داده شده است ماشین حساب آنلاینقانون اهم به شما اجازه می دهد تا رابطه بین قدرت جریان، ولتاژ الکتریکی، مقاومت هادی و توان را تعیین کنید. برای محاسبه، هر دو پارامتر را وارد کرده و روی دکمه محاسبه کلیک کنید.

گئورگ سیمون اهم تحقیقات خود را با الهام از اثر معروف ژان باپتیست فوریه، "نظریه تحلیلی گرما" آغاز کرد. در این کار، فوریه جریان گرما بین دو نقطه را به عنوان اختلاف دما نشان داد و تغییر در جریان گرما را با عبور آن از یک مانع مرتبط کرد. شکل نامنظمساخته شده از مواد عایق حرارت به طور مشابه، اهم با اختلاف پتانسیل باعث وقوع جریان الکتریکی شد.

بر این اساس، اوم شروع به آزمایش کرد مواد مختلفهادی برای تعیین رسانایی آنها را به صورت سری به هم متصل کرد و طول آنها را طوری تنظیم کرد که قدرت جریان در همه موارد یکسان باشد.

برای چنین اندازه گیری هایی مهم بود که هادی هایی با قطر یکسان انتخاب شوند. اهم، با اندازه گیری رسانایی نقره و طلا، نتایجی به دست آمد که طبق داده های مدرن دقیق نیستند. بنابراین، هادی نقره ای اهم، جریان الکتریکی کمتری را نسبت به طلا هدایت می کرد. خود اوم این را با گفتن اینکه هادی نقره ای او با روغن پوشانده شده بود توضیح داد و به همین دلیل ظاهراً آزمایش نتایج دقیقی نداشت.

با این حال، این تنها مشکلی نبود که فیزیکدانانی که در آن زمان درگیر آزمایشات مشابه با الکتریسیته بودند، با آن مشکل داشتند. مشکلات بزرگ با استخراج مواد خالصبدون ناخالصی برای آزمایش، مشکلات کالیبراسیون قطر هادی نتایج آزمایش را مخدوش کرد. مشکل بزرگ‌تر این بود که قدرت جریان دائماً در طول آزمایش‌ها تغییر می‌کرد، زیرا منبع جریان عناصر شیمیایی متناوب بود. تحت چنین شرایطی، اهم یک وابستگی لگاریتمی جریان به مقاومت سیم را بدست آورد.

کمی بعد، پوگندورف فیزیکدان آلمانی که در الکتروشیمی تخصص داشت، پیشنهاد کرد که اهم عناصر شیمیایی را با یک ترموکوپل ساخته شده از بیسموت و مس جایگزین کند. اوم دوباره آزمایش های خود را آغاز کرد. این بار او از یک دستگاه ترموالکتریکی استفاده کرد که توسط اثر Seebeck به عنوان باتری کار می کرد. او در سری 8 هادی مسی با همان قطر، اما با طول های مختلف، به آن متصل شد. برای اندازه گیری جریان، اهم یک سوزن مغناطیسی را با استفاده از یک نخ فلزی روی هادی ها آویزان کرد. جریانی که به موازات این فلش می‌چرخد، آن را به کناری منتقل می‌کند. وقتی این اتفاق افتاد، فیزیکدان نخ را پیچاند تا اینکه فلش به موقعیت اولیه خود بازگردد. بر اساس زاویه پیچش نخ، می توان مقدار جریان را قضاوت کرد.

در نتیجه یک آزمایش جدید، اهم به این فرمول رسید:

X = a / b + l

اینجا X- شدت میدان مغناطیسیسیم ها، ل- طول سیم الف- ولتاژ منبع ثابت، ب- ثابت مقاومت عناصر باقیمانده مدار.

اگر برای توصیف این فرمول به اصطلاحات مدرن روی بیاوریم، آن را دریافت می کنیم X- قدرت فعلی، الف– EMF منبع، b + l- مقاومت مدار کل.

قانون اهم برای بخش مدار

قانون اهم برای یک بخش جداگانه از مدار می گوید: قدرت جریان در یک بخش از مدار با افزایش ولتاژ افزایش می یابد و با افزایش مقاومت این بخش کاهش می یابد.

I=U/R

بر اساس این فرمول می توان تصمیم گرفت که مقاومت هادی به اختلاف پتانسیل بستگی دارد. از نظر ریاضی این درست است اما از نظر فیزیک نادرست است. این فرمول فقط برای محاسبه مقاومت در یک بخش جداگانه از مدار قابل استفاده است.

بنابراین، فرمول محاسبه مقاومت هادی به شکل زیر خواهد بود:

R = p ⋅ l / s

قانون اهم برای یک مدار کامل

تفاوت بین قانون اهم زنجیره کاملاز قانون اهم برای مقطعی از مدار این است که اکنون باید دو نوع مقاومت را در نظر بگیریم. این "R" مقاومت تمام اجزای سیستم و "r" مقاومت داخلی منبع نیروی الکتروموتور است. بنابراین فرمول به شکل زیر در می آید:

I = U / R + r

قانون اهم برای جریان متناوب

جریان متناوب از این جهت با جریان مستقیم متفاوت است که در بازه های زمانی معینی تغییر می کند. به طور خاص، معنا و جهت خود را تغییر می دهد. برای اعمال قانون اهم در اینجا، باید در نظر بگیرید که مقاومت در مدار با دی سیممکن است با مقاومت مدار با جریان متناوب متفاوت باشد. و اگر از اجزای دارای راکتانس در مدار استفاده شود متفاوت است. راکتانس می تواند القایی (کویل، ترانسفورماتور، چوک) یا خازنی (خازن) باشد.

بیایید سعی کنیم بفهمیم که تفاوت واقعی بین مقاومت راکتیو و اکتیو در یک مدار چیست جریان متناوب. قبلاً باید درک کنید که مقدار ولتاژ و جریان در چنین مداری در طول زمان تغییر می کند و به طور کلی شکل موجی دارد.

اگر نحوه تغییر این دو مقدار را در طول زمان نمودار کنیم، یک موج سینوسی دریافت می کنیم. هر دو ولتاژ و جریان از صفر به یک مقدار حداکثر افزایش می یابند، سپس، در حال سقوط، عبور می کنند مقدار صفرو به حداکثر مقدار منفی برسد. پس از این، آنها دوباره از صفر تا حداکثر مقدار بالا می روند و به همین ترتیب. وقتی گفته می شود جریان یا ولتاژ منفی است به این معنی است که در جهت مخالف حرکت می کند.

کل فرآیند با فرکانس مشخصی اتفاق می افتد. نقطه ای که مقدار ولتاژ یا جریان از آن می باشد حداقل مقدارافزایش به حداکثر مقدار و عبور از صفر فاز نامیده می شود.

در واقع این فقط یک مقدمه است. بیایید به مقاومت واکنشی و فعال برگردیم. تفاوت این است که در مداری با مقاومت فعال، فاز جریان با فاز ولتاژ منطبق است. یعنی هم مقدار جریان و هم مقدار ولتاژ در یک جهت به حداکثر می رسد. در این حالت فرمول ما برای محاسبه ولتاژ، مقاومت یا جریان تغییر نمی کند.

اگر مدار دارای راکتانس باشد، فازهای جریان و ولتاژ به اندازه ¼ دوره از یکدیگر جابجا می شوند. به این معنی که وقتی جریان به حداکثر مقدار خود رسید، ولتاژ صفر خواهد بود و بالعکس. هنگامی که راکتانس القایی اعمال می شود، فاز ولتاژ از فاز فعلی سبقت می گیرد. هنگامی که ظرفیت خازنی اعمال می شود، فاز فعلی از فاز ولتاژ "سبقت می گیرد".

فرمول محاسبه افت ولتاژ در راکتانس القایی:

U = I ⋅ ωL

کجا Lاندوکتانس راکتانس است و ω - فرکانس زاویه ای (مشتق زمانی فاز نوسان).

فرمول محاسبه افت ولتاژ در خازن:

U = I / ω ⋅ C

با- ظرفیت راکتانسی

این دو فرمول موارد خاصی از قانون اهم برای مدارهای متغیر هستند.

کامل به شکل زیر خواهد بود:

I=U/Z

اینجا ز- مقاومت کل مدار متغیربه عنوان امپدانس شناخته می شود.

مانند جریان الکتریکی، ولتاژ، مقاومت و توان. زمان آن فرا رسیده است که قوانین اساسی الکتریکی، به اصطلاح، مبنایی باشد که بدون دانش و درک آن، مطالعه و درک آن غیر ممکن است. مدارهای الکترونیکیو دستگاه ها

قانون اهم

جریان الکتریکی، ولتاژ، مقاومت و توان مطمئناً مرتبط هستند. و رابطه بین آنها بدون شک توسط مهمترین آنها توصیف شده است قانون برق – قانون اهم. به شکل ساده شده، این قانون را می گویند: قانون اهم برای مقطعی از مدار. و این قانون به این صورت است:

"قدرت جریان در یک بخش از مدار با ولتاژ نسبت مستقیم و با مقاومت الکتریکی یک بخش معین از مدار نسبت معکوس دارد."

برای کاربرد عملی، فرمول قانون اهم را می توان به شکل چنین مثلثی نشان داد که علاوه بر نمایش اصلی فرمول، به تعیین مقادیر دیگر کمک می کند.

مثلث به صورت زیر عمل می کند. برای محاسبه یکی از مقادیر، کافی است آن را با انگشت خود بپوشانید. به عنوان مثال:

در مقاله قبلی قیاسی بین برق و آب ترسیم کردیم و رابطه بین ولتاژ، جریان و مقاومت را مشخص کردیم. همچنین، یک تفسیر خوب از قانون اهم می تواند شکل زیر باشد که به وضوح ماهیت قانون را نشان می دهد:

بر روی آن می بینیم که مرد "ولت" (ولتاژ) مرد "آمپر" (جریان) را از طریق یک هادی هل می دهد که مرد "اهم" (مقاومت) را به هم می کشد. بنابراین معلوم می شود که چه مقاومت قوی ترهادی را فشرده می کند، عبور جریان از آن سخت تر است ("قدرت جریان با مقاومت بخش مدار نسبت معکوس دارد" - یا هر چه مقاومت بیشتر باشد، برای جریان بدتر و کوچکتر است. هست). اما ولتاژ نمی خوابد و جریان را با تمام توان فشار می دهد (هرچه ولتاژ بالاتر باشد ، جریان بیشتر است یا - "قدرت جریان در بخشی از مدار مستقیماً با ولتاژ متناسب است").

وقتی چراغ قوه شروع به تاریک شدن می کند، می گوییم "باتری کم است". چه اتفاقی برایش افتاده است، یعنی چه؟ این بدان معنی است که ولتاژ باتری کاهش یافته است و دیگر نمی تواند به جریان "کمک" کند تا بر مقاومت مدارهای چراغ قوه و لامپ غلبه کند. بنابراین معلوم می شود که هر چه ولتاژ بیشتر باشد، جریان بیشتر است.

اتصال سریال - زنجیر دیزی

هنگام اتصال مصرف کنندگان به صورت سری، به عنوان مثال، لامپ های معمولی، جریان در هر مصرف کننده یکسان است، اما ولتاژ متفاوت خواهد بود. در هر مصرف کننده ولتاژ کاهش می یابد (کاهش می یابد).

و قانون اهم در مدار سری به صورت زیر خواهد بود:

در اتصال سریالمقاومت مصرف کننده اضافه می شود. فرمول محاسبه مقاومت کل:

اتصال موازی - مدار موازی

در اتصال موازیولتاژ یکسانی به هر مصرف کننده اعمال می شود، اما جریان عبوری از هر یک از مصرف کننده ها در صورتی که مقاومت آنها متفاوت باشد، متفاوت خواهد بود.

قانون اهم برای مدار موازی متشکل از سه مصرف کننده به صورت زیر خواهد بود:

در صورت اتصال موازی، مقاومت کل مدار همیشه کمتر از کوچکترین مقاومت فردی خواهد بود. یا همچنین می گویند "مقاومت کمتر از حداقل خواهد بود."

مقاومت کل یک مدار متشکل از دو مصرف کننده در یک اتصال موازی:

مقاومت کل یک مدار متشکل از سه مصرف کننده به صورت موازی:

برای تعداد بیشتری از مصرف کنندگان، محاسبه بر اساس این واقعیت انجام می شود که با اتصال موازی، رسانایی (مقاومت متقابل) به عنوان مجموع رسانایی هر مصرف کننده محاسبه می شود.

توان الکتریکی

قدرت یک کمیت فیزیکی است که سرعت انتقال یا تبدیل را مشخص می کند انرژی الکتریکی. توان با استفاده از فرمول زیر محاسبه می شود:

بنابراین با دانستن ولتاژ منبع و اندازه گیری جریان مصرفی، می توان توان مصرفی دستگاه الکتریکی را تعیین کرد. و بالعکس با دانستن توان دستگاه برقی و ولتاژ شبکه می توان میزان جریان مصرفی را تعیین کرد. چنین محاسباتی گاهی ضروری است. به عنوان مثال از فیوزها برای محافظت از وسایل برقی استفاده می شود. قطع کننده های مدار. برای انتخاب تجهیزات حفاظتی مناسب، باید میزان مصرف فعلی را بدانید. فیوزهای استفاده شده در لوازم خانگی، به عنوان یک قاعده، مشمول تعمیر هستند و برای بازیابی آنها کافی است

ارسال کار خوب خود به پایگاه دانش آسان است. از فرم زیر استفاده کنید

دانشجویان، دانشجویان تحصیلات تکمیلی، دانشمندان جوانی که از دانش پایه در تحصیل و کار خود استفاده می کنند از شما بسیار سپاسگزار خواهند بود.

ارسال شده در http://www.allbest.ru/

وزارت آموزش و پرورش جمهوری بلاروس

گروه علوم طبیعی

چکیده

قانون اهم

تکمیل شد:

ایوانوف M. A.

مقدمه

1. نمای کلیقانون اهم

2. تاریخچه کشف قانون اهم، بیوگرافی کوتاهدانشمند

3. انواع قوانین اهم

4. اولین مطالعات مقاومت هادی

5. اندازه گیری های الکتریکی

نتیجه گیری

ادبیات، سایر منابع اطلاعاتی

مقدمه

پدیده های مربوط به برق مشاهده شده است چین باستان، هند و یونان باستانچندین قرن قبل از آغاز عصر ما. در حدود 600 سال قبل از میلاد، همانطور که افسانه های باقی مانده می گویند، فیلسوف یونان باستانتالس از میلتوس خاصیت کهربا را که بر پشم مالیده می شود برای جذب اجسام سبک می دانست. به هر حال، یونانیان باستان از کلمه "الکترون" برای نامیدن کهربا استفاده می کردند. کلمه "برق" نیز از او آمده است. اما یونانی ها فقط پدیده های الکتریسیته را مشاهده کردند، اما نتوانستند آن را توضیح دهند.

قرن 19 مملو از اکتشافات مربوط به برق بود. یک کشف منجر به زنجیره کامل اکتشافات طی چندین دهه شد. برق شروع به تبدیل شدن از موضوع تحقیق به کالای مصرفی کرد. معرفی گسترده آن در زمینه های مختلف تولید آغاز شد. اختراع و خلق شدند موتورهای الکتریکی، ژنراتورها، تلفن، تلگراف، رادیو. ورود برق به پزشکی آغاز می شود.

ولتاژ، جریان و مقاومت - مقادیر فیزیکی، توصیف پدیده های رخ داده در مدارهای الکتریکی. این مقادیر به یکدیگر مرتبط هستند. این ارتباط اولین بار توسط فیزیکدان آلمانی 0m مورد مطالعه قرار گرفت. قانون اهم در سال 1826 کشف شد.

1. نمای کلی قانون اهم

قانون اهم به این صورت است:شدت جریان در یک بخش از مدار مستقیماً با ولتاژ این بخش (برای یک مقاومت معین) و با مقاومت بخش (برای یک ولتاژ معین) نسبت معکوس دارد: I = U / R، از فرمول آن از آنجایی که مقاومت یک هادی معین به ولتاژ یا جریان بستگی ندارد، آخرین فرمول باید به صورت زیر خوانده شود: مقاومت یک هادی معین برابر است با نسبت ولتاژ انتهای آن به شدت جریانی که از آن می گذرد. در مدارهای الکتریکی، اغلب هادی ها (مصرف کنندگان انرژی الکتریکی) به صورت سری (به عنوان مثال، لامپ ها در گلدسته های درخت کریسمس) و به صورت موازی (به عنوان مثال، لوازم الکتریکی خانگی) متصل می شوند.

با اتصال سری، قدرت جریان در هر دو هادی (لامپ) یکسان است: I = I1 = I2، ولتاژ در انتهای بخش مدار مورد نظر، مجموع ولتاژ لامپ اول و دوم است: U = U1 + U2. مقاومت کل مقطع برابر است با مجموع مقاومت های لامپ R = R1 + R2.

هنگامی که مقاومت ها به صورت موازی متصل می شوند، ولتاژ در بخش مدار و در انتهای مقاومت ها یکسان است: U = U1 = U2. جریان در قسمت بدون انشعاب مدار برابر است با مجموع جریان های موجود در مقاومت های منفرد: I = I1 + I2. مقاومت کل مقطع کمتر از مقاومت هر مقاومت است.

اگر مقاومت‌های مقاومت‌ها یکسان باشد (R1 = R2)، در این صورت، اگر سه یا چند مقاومت به صورت موازی در مدار متصل شوند، مقاومت کل می‌تواند -

با فرمول یافت می شود: 1/R = 1/R1 + 1/R2 + ... + 1/RN. به طور موازی، مصرف کننده های شبکه متصل می شوند که برای ولتاژی برابر با ولتاژ شبکه طراحی شده اند.

بنابراین، قانون اهم رابطه بین قدرت جریان را ایجاد می کند مندر هادی و اختلاف پتانسیل (ولتاژ) Uبین دو نقطه (بخش) ثابت این هادی:

عامل تناسب آربسته به خواص هندسی و الکتریکی هادی و دما، مقاومت اهمی یا به سادگی مقاومت یک بخش معین از هادی نامیده می شود.

2. تاریخچه کشف قانون اهم، بیوگرافی مختصری از دانشمند

گئورگ سایمون اهم در 16 مارس 1787 در ارلانگن در خانواده یک مکانیک ارثی به دنیا آمد. پس از فارغ التحصیلی از مدرسه، گئورگ وارد سالن ورزشی شهر شد. زورخانه ارلانگن تحت نظارت دانشگاه بود. کلاس های این جمنازیوم توسط چهار استاد تدریس می شد. گئورگ پس از فارغ التحصیلی از دبیرستان، در بهار 1805 شروع به تحصیل در ریاضیات، فیزیک و فلسفه در دانشکده فلسفه دانشگاه ارلانگن کرد.

او پس از سه ترم تحصیل، دعوت به جانشینی معلم ریاضی را پذیرفت. مدرسه خصوصیشهر گوتشتات سوئیس

در سال 1811 به ارلانگن بازگشت، از دانشگاه فارغ التحصیل شد و دکترا گرفت. بلافاصله پس از فارغ التحصیلی از دانشگاه، سمت استادیار خصوصی در گروه ریاضی همان دانشگاه به وی پیشنهاد شد.

در سال 1812 اهم به عنوان معلم ریاضیات و فیزیک در مدرسه ای در بامبرگ منصوب شد. در سال 1817، او اولین اثر چاپی خود را منتشر کرد که به روش شناسی آموزش «بیشترین» اختصاص داشت بهترین گزینهآموزش هندسه در کلاس های مقدماتی." اهم شروع به تحقیق در مورد برق کرد. اهم ابزار اندازه گیری الکتریکی خود را بر اساس طراحی ترازوی پیچشی کولمب بنا کرد. اهم نتایج تحقیقات خود را در قالب مقاله ای با عنوان "گزارش مقدماتی در مورد قانون طبق آن فلزات" گردآوری کرد. این مقاله در سال 1825 در مجله فیزیک و شیمی منتشر شد که توسط شوایگر منتشر شد. با این حال، عبارتی که اهم یافت و منتشر کرد نادرست بود که یکی از دلایل عدم طولانی مدت آن بود. اهم پس از انجام تمام اقدامات احتیاطی، از بین بردن همه منابع احتمالی خطا از قبل.

مقاله معروف او "تعریف قانونی که طبق آن فلزات الکتریسیته تماسی را هدایت می کنند، همراه با طرح کلی نظریه دستگاه ولتایی و ضرب کننده شوایگر" که در سال 1826 در مجله فیزیک و شیمی منتشر شد، ظاهر شد.

در ماه مه 1827، «تحقیقات نظری مدارهای الکتریکی"حجم 245 صفحه، که اکنون حاوی استدلال نظری اهم در مورد مدارهای الکتریکی است. در این کار، دانشمند پیشنهاد کرد که خواص الکتریکی یک رسانا را با مقاومت آن مشخص کند و این اصطلاح را به کاربرد علمی معرفی کرد. اهم فرمول ساده تری برای قانون پیدا کرد. بخشی از یک مدار الکتریکی که حاوی EMF نیست: «میزان جریان در یک مدار گالوانیکی با مجموع تمام ولتاژها نسبت مستقیم و با مجموع طول‌های داده شده نسبت معکوس دارد. در این حالت، کل طول کاهش‌یافته به‌عنوان مجموع تمام طول‌های کاهش‌یافته منفرد برای مقاطع همگن با رسانایی متفاوت و مقطع‌های مختلف تعریف می‌شود.

در سال 1829، مقاله او "مطالعه تجربی عملکرد یک ضریب الکترومغناطیسی" ظاهر شد که در آن مبانی نظریه الکترومغناطیسی ابزار اندازه گیری. در اینجا اهم یک واحد مقاومت را پیشنهاد کرد که برای آن مقاومت یک سیم مسی به طول 1 فوت و برای آن انتخاب کرد. مقطعدر 1 خط مربع

در سال 1830، مطالعه جدید اهم، "تلاش برای ایجاد یک نظریه تقریبی رسانایی تک قطبی" ظاهر شد. تا اینکه در سال 1841 آثار اهم ترجمه شد زبان انگلیسی، در 1847 - به ایتالیایی، در 1860 - به فرانسوی.

در 16 فوریه 1833، هفت سال پس از انتشار مقاله ای که کشف او در آن منتشر شد، به اهم سمتی به عنوان استاد فیزیک در دانشکده پلی تکنیک جدید نورنبرگ پیشنهاد شد. این دانشمند تحقیقات خود را در زمینه آکوستیک آغاز می کند. اهم نتایج تحقیقات آکوستیک خود را در قالب یک قانون تدوین کرد که بعدها به قانون آکوستیک اهم معروف شد.

فیزیکدانان روسی لنز و ژاکوبی اولین کسانی بودند که قانون اهم را در بین دانشمندان خارجی به رسمیت شناختند. آنها همچنین به شناسایی بین المللی او کمک کردند. با مشارکت فیزیکدانان روسی، در 5 می 1842، انجمن سلطنتی لندن به اهم مدال طلا اعطا کرد و او را به عضویت خود انتخاب کرد.

در سال 1845 او به عنوان عضو اصلی آکادمی علوم باواریا انتخاب شد. در سال 1849، این دانشمند به دانشگاه مونیخ به سمت استادی فوق العاده دعوت شد. در همان سال به سرپرستی منصوب شد مجلس ایالتیابزارهای فیزیکی و ریاضی با خواندن همزمان سخنرانی های فیزیک و ریاضی. در سال 1852، اهم مقام استاد تمام را دریافت کرد. اهم در 6 ژوئیه 1854 درگذشت. در سال 1881، در کنگره مهندسی برق در پاریس، دانشمندان به اتفاق آرا نام واحد مقاومت را تایید کردند - 1 اهم.

3. انواع قوانین اهم

چندین نوع قانون اهم وجود دارد.

قانون اهم برای بخش همگن یک زنجیره (بدون منبع جریان): جریان در هادی با ولتاژ اعمال شده نسبت مستقیم و با مقاومت هادی نسبت معکوس دارد:

قانون اهم برای یک مدار کامل - قدرت جریان در مدار متناسب با EMF است که در مدار عمل می کند و با مجموع مقاومت مدار و مقاومت داخلی منبع نسبت معکوس دارد.

جایی که من قدرت فعلی هستم

E - نیروی الکتروموتور

R مقاومت خارجی مدار است (یعنی مقاومت آن

بخشی از مدار که خارج از منبع emf قرار دارد)

EMF کار نیروهای خارجی (یعنی نیروهای با منشاء غیر الکتریکی) برای حرکت یک بار در مدار است که مربوط به بزرگی این بار است.

واحدها:

EMF - ولت

جریان - آمپر

مقاومت ها (R و r) - اهم

با اعمال قانون اساسی مدار الکتریکی (قانون اهم) می توان بسیاری از پدیده های طبیعی را که در نگاه اول مرموز و متناقض به نظر می رسد توضیح داد. به عنوان مثال، همه می دانند که هرگونه تماس انسان با سیم های برق زنده کشنده است. تنها یک لمس یک سیم فشار قوی شکسته می تواند یک فرد یا حیوان را برق گرفت. اما در عین حال، دائماً پرندگانی را می بینیم که با آرامش روی خطوط برق فشار قوی نشسته اند و هیچ چیز زندگی این موجودات زنده را تهدید نمی کند. پس چگونه می توانیم توضیحی برای چنین پارادوکسی پیدا کنیم؟

و این پدیده را می توان به سادگی توضیح داد اگر تصور کنیم که یک پرنده روی سیم برق یکی از بخش های شبکه الکتریکی است، مقاومت دوم به طور قابل توجهی از مقاومت بخش دیگری از همان مدار (یعنی یک قطعه کوچک) فراتر می رود. فاصله بین پاهای پرنده). در نتیجه، جریان الکتریکی وارد بر بخش اول مدار، یعنی روی بدن پرنده، برای آن کاملا بی خطر خواهد بود. با این حال، ایمنی کامل تنها زمانی تضمین می شود که با قسمتی از سیم ولتاژ بالا تماس پیدا کند. اما اگر پرنده ای که روی سیم برق مستقر شده با بال یا منقار خود به سیم یا هر شیء نزدیک به سیم (مثلاً تیر تلگراف) برخورد کند، ناگزیر پرنده خواهد مرد. از این گذشته ، قطب مستقیماً به زمین متصل است و جریان بارهای الکتریکی که بر روی بدن پرنده می گذرد ، می تواند فوراً آن را بکشد و به سرعت به سمت زمین حرکت کند. متاسفانه به همین دلیل پرندگان زیادی در شهرها می میرند.

برای محافظت از پرندگان در برابر اثرات مضر الکتریسیته، دانشمندان خارجی دستگاه های ویژه ای ساخته اند - صندلی های پرنده ایزوله شده از جریان الکتریکی. چنین وسایلی بر روی آنها قرار داده شد خطوط فشار قویانتقال قدرت پرندگانی که روی یک سوف جدا شده می‌نشینند، می‌توانند سیم‌ها، میله‌ها یا براکت‌ها را با منقار، بال یا دم خود بدون هیچ خطری برای زندگی‌شان لمس کنند. سطح بالایی که اصطلاحا لایه شاخی پوست انسان نامیده می شود بیشترین مقاومت را دارد. مقاومت پوست خشک و دست نخورده می تواند به 40000 تا 100000 اهم برسد. لایه شاخی پوست بسیار کوچک است، فقط 0.05 - 0.2 میلی متر. و با ولتاژ 250 ولت به راحتی می شکند. در این حالت، مقاومت صد برابر کاهش می یابد و هر چه جریان بیشتر روی بدن انسان اثر کند، سریعتر سقوط می کند. افزایش تعریق پوست، کار بیش از حد، هیجانات عصبی و مسمومیت به شدت مقاومت بدن انسان را تا 800 - 1000 اهم کاهش می دهد. این توضیح می دهد که گاهی اوقات حتی یک ولتاژ کوچک می تواند باعث شوک الکتریکی شود. به عنوان مثال، اگر مقاومت بدن انسان 700 اهم باشد، ولتاژ تنها 35 ولت خطرناک خواهد بود، به همین دلیل است که، برای مثال، برقکارها حتی در هنگام کار با ولتاژ 36 ولت از عایق استفاده می کنند تجهیزات حفاظتی- دستکش یا ابزار لاستیکی با دسته های عایق.

قانون اهم به قدری ساده به نظر می رسد که مشکلاتی که در برقراری آن باید برطرف می شد نادیده گرفته می شود و فراموش می شود. آزمودن قانون اهم آسان نیست و نباید به عنوان یک حقیقت آشکار در نظر گرفته شود. در واقع، برای بسیاری از مواد آن را نگه نمی دارد.

این سختی ها دقیقاً چیست؟ آیا نمی توان با تعیین جریان در تعداد عناصر مختلف بررسی کرد که تغییر تعداد عناصر یک ستون ولتایی چه تغییری ایجاد می کند؟

نکته این است که وقتی می گیریم عدد متفاوتعناصر، کل مدار را تغییر می دهیم، زیرا عناصر اضافی نیز مقاومت اضافی دارند. بنابراین باید راهی برای تغییر ولتاژ بدون تغییر خود باتری پیدا کرد. علاوه بر این، مقادیر مختلف جریان سیم را در دماهای مختلف گرم می کند و این اثر می تواند بر قدرت جریان نیز تأثیر بگذارد. اهم (1787-1854) با بهره گیری از پدیده ترموالکتریکی که توسط Seebeck (1770-1831) در سال 1822 کشف شد، بر این مشکلات غلبه کرد.

بنابراین اهم نشان داد که جریان متناسب با ولتاژ و نسبت معکوس با امپدانس مدار است. این یک نتیجه ساده برای یک آزمایش پیچیده بود. حداقل الان برای ما باید اینطور به نظر برسد.

معاصران اهم، به ویژه هموطنان او، به گونه ای دیگر فکر می کردند: شاید همین سادگی قانون اهم بود که شک آنها را برانگیخت. اوم در حرفه خود با مشکلاتی مواجه شد و نیازمند بود. اوم به ویژه از این واقعیت که آثارش شناخته نشد افسرده شد. به اعتبار بریتانیای کبیر و به ویژه انجمن سلطنتی، باید گفت که کار اهم در آنجا به رسمیت شناخته شده است. اوم از آن بزرگانی است که نامشان اغلب با حروف کوچک نوشته شده است: نام «اُم» به واحد مقاومت داده شده است.

4. اولین مطالعات مقاومت هادی

هادی چیست؟ کاملاً منفعل است جزءاولین محققین پاسخ دادند مدار الکتریکی. مطالعه آن صرفاً به این معنی است که مغز خود را در مورد اسرار غیر ضروری درگیر کنید، زیرا ... فقط منبع فعلی یک عنصر فعال است.

این نگاه به چیزها توضیح می دهد که چرا دانشمندان، حداقل قبل از سال 1840، تقریباً هیچ علاقه ای به کارهای معدودی که در این راستا انجام می شد نشان نمی دادند.

بنابراین، در دومین کنگره دانشمندان ایتالیایی، که در سال 1840 در تورین برگزار شد (اولین کنگره در سال 1839 در پیزا برگزار شد و حتی اهمیت سیاسی پیدا کرد)، در بحث در مورد گزارش ارائه شده توسط ماریانینی، د لا ریو استدلال کرد که رسانایی اکثر مایعات مطلق نیستند، "بلکه نسبی هستند و با تغییر در قدرت جریان تغییر می کنند." اما قانون اهم 15 سال زودتر منتشر شد!

در میان معدود دانشمندانی که برای اولین بار پس از اختراع گالوانومتر شروع به مطالعه موضوع رسانایی رسانا کردند، استفانو ماریانینی (1790-1866) بود.

او در حین مطالعه ولتاژ باتری به طور تصادفی به کشف خود رسید. او متوجه شد که با افزایش تعداد عناصر ستون ولتایی، اثر الکترومغناطیسی روی سوزن به طور محسوسی افزایش نمی یابد. این باعث شد که ماریانینی بلافاصله فکر کند که هر عنصر ولتایی مانعی برای عبور جریان است. او آزمایش‌هایی با جفت‌های «فعال» و «غیرفعال» انجام داد (یعنی شامل دو صفحه مسی است که توسط یک فاصله‌دهنده مرطوب از هم جدا شده‌اند) و به‌طور تجربی نسبتی را پیدا کرد که در آن خواننده مدرن تشخیص می‌دهد. مورد خاصقانون اهم، زمانی که مقاومت مدار خارجی در نظر گرفته نمی شود، همانطور که در آزمایش ماریانینی چنین بود.

گئورگ سیمون اهم (1789-1854) شایستگی های ماریانینی را تشخیص داد، اگرچه آثار او مستقیماً به اوم در کار او کمک نکرد. اهم در تحقیقات خود از کار ("تئوری تحلیلی گرما"، پاریس، 1822) ژان باپتیست فوریه (1768-1830) الهام گرفت - یکی از مهمترین آنها. آثار علمیاز همه زمان ها که خیلی سریع در بین ریاضیدانان و فیزیکدانان آن زمان شهرت و تمجید بالایی به دست آورد. او به این ایده رسید که مکانیسم "جریان گرما" که فوریه در مورد آن صحبت می کند را می توان به جریان الکتریکی در یک رسانا تشبیه کرد. و همانطور که در نظریه فوریه جریان گرما بین دو جسم یا بین دو نقطه از یک جسم با اختلاف دما توضیح داده می شود، به همان ترتیب اهم وقوع جریان الکتریکی بین آنها را با تفاوت در "نیروهای الکتروسکوپی" توضیح می دهد. در دو نقطه هادی

به دنبال این قیاس، اوم خود را آغاز کرد مطالعات تجربیاز تعیین مقادیر رسانایی نسبی هادی های مختلف. او با استفاده از روشی که اکنون کلاسیک شده است، هادی های نازکی را به هم وصل کرد مواد مختلفبا قطر یکسان و طول آنها را تغییر داد به طوری که مقدار مشخصی جریان حاصل شد. اولین نتایجی که او امروز به دست آورد، نسبتاً متواضع به نظر می رسد. گالوانومتر الکتریکی قانون اهم

برای مثال، مورخان از اندازه‌گیری‌های اهم مبنی بر کمتر رسانایی نقره نسبت به مس و طلا شگفت زده شده‌اند و توضیح خود اهم را با کمال تعجب می‌پذیرند که آزمایش بر روی سیم نقره‌ای که با لایه‌ای از روغن پوشانده شده بود، انجام شده است، که در مورد مقدار دقیق آن گمراه‌کننده بود. قطر

در آن زمان، منابع خطا در هنگام انجام آزمایشات (خلوص ناکافی فلزات، مشکل در کالیبراسیون سیم، مشکل در اندازه گیری دقیق و غیره) وجود داشت. مهمترین منبع خطا قطبی شدن باتری ها بود. عناصر دائمی (شیمیایی) در آن زمان هنوز شناخته نشده بودند، بنابراین در طول زمان مورد نیاز برای اندازه گیری، نیروی الکتروموتور عنصر به طور قابل توجهی تغییر کرد. همین دلایل بود که باعث خطاهایی شد که اهم را بر اساس آزمایشات خود به قانون لگاریتمی وابستگی جریان به مقاومت هادی متصل بین دو نقطه مدار هدایت کرد. پس از انتشار اولین مقاله اوما، پوگندورف به او توصیه کرد که آن را رها کند عناصر شیمیاییو بهتر است از ترموکوپل مس-بیسموت که کمی قبل توسط Seebeck معرفی شده است استفاده کنید.

اهم به این توصیه گوش داد و آزمایشات خود را تکرار کرد و یک تاسیسات را با یک باتری ترموالکتریک مونتاژ کرد که در مدار خارجی آن هشت سیم مسی با همان قطر اما طول های مختلف به صورت سری به هم وصل شده بودند. او قدرت جریان را با استفاده از نوعی تعادل پیچشی که توسط یک سوزن مغناطیسی معلق روی یک نخ فلزی تشکیل شده بود اندازه گیری کرد. هنگامی که جریان موازی فلش آن را منحرف کرد، اهم نخی را که روی آن آویزان بود پیچید تا اینکه فلش در موقعیت معمول خود قرار گرفت.

قدرت جریان متناسب با زاویه پیچش نخ در نظر گرفته شد. اهم نتیجه گرفت که نتایج آزمایش‌های انجام شده با هشت سیم مختلف را می‌توان به خوبی با معادله بیان کرد.

که در آن X به معنای شدت عمل مغناطیسی رسانایی است که طول آن برابر با x است و a و b به ترتیب بسته به نیروی تحریک کننده و مقاومت بخش های باقی مانده مدار ثابت هستند.

شرایط آزمایشی تغییر کرد: مقاومت‌ها و جفت‌های ترموالکتریک جایگزین شدند، اما نتایج همچنان به فرمول فوق خلاصه می‌شود، که اگر X با قدرت جریان، a با نیروی الکتروموتور و b + x توسط جایگزین شود، به فرمول بسیار ساده تبدیل می‌شود. مقاومت کل مدار

با دریافت این فرمول، اهم از آن برای مطالعه اثر ضرب کننده شوایگر بر روی انحراف سوزن و مطالعه جریانی که در مدار خارجی باتری سلول ها می گذرد، بسته به نحوه اتصال آنها - به صورت سری یا در استفاده می کند. موازی به این ترتیب او توضیح می دهد (همانطور که اکنون در کتاب های درسی انجام می شود) چه چیزی جریان خارجی باتری را تعیین می کند، سوالی که برای محققان اولیه مبهم بود. ام امیدوار بود که کار تجربی او راه را برای او به دانشگاه باز کند، چیزی که او خیلی آرزو داشت. با این حال، مقالات مورد توجه قرار نگرفت. سپس سمت معلمی خود را در یک سالن بدنسازی کلن ترک کرد و برای درک نظری نتایج به دست آمده به برلین رفت. در سال 1827 در برلین اثر اصلی خود را "Die galvanische Kette, mathe-matisch bearbeitet" ("مدار گالوانیکی توسعه یافته ریاضی") منتشر کرد.

این نظریه که او در توسعه آن الهام گرفت، همانطور که قبلاً اشاره کردیم، توسط نظریه تحلیلی گرما فوریه، مفاهیم و تعاریف دقیقنیروی الکتروموتور یا «نیروی الکتروسکوپی» به قول اهم، هدایت الکتریکی (Starke der Leitung) و جریان. اهم پس از بیان قانونی که او به شکل دیفرانسیل ارائه شده توسط نویسندگان مدرن ارائه کرده است، آن را در مقادیر محدود برای موارد خاص مدارهای الکتریکی خاص می نویسد، که مدار ترموالکتریک از اهمیت ویژه ای برخوردار است. بر این اساس او قوانین شناخته شده تغییر را تدوین می کند ولتاژ الکتریکیدر امتداد زنجیره

اما مطالعات نظری اهم نیز مورد توجه قرار نگرفت، و اگر کسی در مورد آنها نوشت، فقط برای تمسخر "فانتزی بیمارگونه بود که تنها هدف آن میل به تحقیر حیثیت طبیعت است." و تنها ده سال بعد، آثار درخشان او به تدریج مورد توجه قرار گرفت: در

در آلمان توسط پوگندورف و فچنر، در روسیه توسط لنز، در انگلستان توسط ویتستون، در آمریکا توسط هنری، در ایتالیا توسط ماتئوچی مورد قدردانی قرار گرفتند.

همزمان با آزمایش های اهم، A. Becquerel آزمایش های خود را در فرانسه انجام داد و بارلو آزمایش های خود را در انگلستان انجام داد. آزمایش های اول به ویژه برای معرفی یک گالوانومتر دیفرانسیل با قاب سیم پیچ دوگانه و استفاده از روش اندازه گیری "صفر" قابل توجه است. آزمایش های بارلو شایان ذکر است زیرا آنها به طور تجربی ثابت بودن قدرت جریان را در کل مدار تأیید کردند. این نتیجه گیری توسط فچنر در سال 1831 تأیید شد و به جریان داخلی باتری تعمیم یافت و در سال 1851 توسط رودولف کولراوش تعمیم یافت.

(180E--1858) بر روی رسانای مایع، و سپس یک بار دیگر توسط آزمایش های دقیق گوستاو نیدمان (1826--1899) تایید شد.

5. اندازه گیری های الکتریکی

بکرل از یک گالوانومتر دیفرانسیل برای مقایسه استفاده کرد مقاومت الکتریکی. او بر اساس تحقیقات خود قانون معروف وابستگی مقاومت یک هادی به طول و مقطع آن را تدوین کرد. این آثار توسط پویه ادامه یافت و توسط او در نسخه‌های بعدی کتاب معروف «Elements de» توصیف شد.

physique experimentale» («مبانی فیزیک تجربی»)، که اولین ویرایش آن در سال 1827 منتشر شد. مقاومت ها با روش مقایسه تعیین شدند.

قبلاً در سال 1825، ماریانینی نشان داد که در مدارهای انشعاب، جریان الکتریکی بر روی همه رساناها، صرف نظر از اینکه از چه ماده ای ساخته شده اند، توزیع می شود، برخلاف گفته ولتا، که معتقد بود اگر یک شاخه از مدار توسط یک هادی فلزی تشکیل شود. و بقیه توسط مایع، سپس تمام جریان باید از هادی فلزی عبور کند. آراگو و پویه مشاهدات ماریانینی را در فرانسه رایج کردند. پویه که هنوز قانون اهم را نمی دانست، در سال 1837 از این مشاهدات و قوانین بکرل استفاده کرد تا نشان دهد که رسانایی یک مدار معادل دو است.

مدارهای منشعب برابر است با مجموع رسانایی هر دو مدار. پویه با این کار شالوده ای را برای مطالعه زنجیره های شاخه دار گذاشت. Pouillet تعدادی اصطلاح برای آنها ایجاد کرد،

که هنوز زنده هستند و برخی قوانین خاص توسط کیرشهوف در سال 1845 در «اصول» معروفش تعمیم داده شده است.

بیشترین انگیزه برای اندازه‌گیری‌های الکتریکی، و به‌ویژه اندازه‌گیری‌های مقاومت، به دلیل نیازهای روزافزون فناوری، و در درجه اول مشکلاتی بود که با ظهور تلگراف الکتریکی به وجود آمد. ایده استفاده از الکتریسیته برای انتقال سیگنال از راه دور برای اولین بار در قرن 18 ظاهر شد. ولتا پروژه تلگراف را توصیف کرد و آمپر در سال 1820 استفاده از پدیده های الکترومغناطیسی را برای انتقال سیگنال ها پیشنهاد کرد. ایده آمپر توسط بسیاری از دانشمندان و تکنسین ها مورد توجه قرار گرفت: در سال 1833، گاوس و وبر یک خط تلگراف ساده در گوتینگن ساختند که یک رصدخانه نجومی و یک آزمایشگاه فیزیکی را به هم متصل می کرد. اما کاربرد عملیتلگراف به لطف ساموئل مورس آمریکایی (1791-1872) دریافت شد که در سال 1832 با ایده موفقیت آمیز ایجاد یک الفبای تلگراف متشکل از تنها دو کاراکتر رسید. پس از تلاش های متعدد، مورس سرانجام موفق شد به طور خصوصی اولین مدل خام تلگراف را در دانشگاه نیویورک در سال 1835 بسازد. در سال 1839 یک آزمایش

خط بین واشنگتن و بالتیمور، و در سال 1844 اولین مورس سازماندهی شد شرکت آمریکاییبرای بهره برداری تجاری از یک اختراع جدید. همچنین اولین کاربرد عملی نتایج تحقیقات علمی در زمینه برق بود.

در انگلستان، چارلز وتستون (1802-1875) شروع به مطالعه و بهبود تلگراف کرد. استاد سابقروی تولید آلات موسیقی. درک اهمیت

اندازه گیری مقاومت، وتستون شروع به جستجوی ساده ترین و دقیق ترین روش ها برای چنین اندازه گیری کرد. روش مقایسه ای که در آن زمان استفاده می شد، همانطور که دیدیم، نتایج غیر قابل اعتمادی را به همراه داشت، عمدتاً به دلیل عدم وجود منبع تغذیه پایدار. قبلاً در سال 1840، وتستون راهی برای اندازه گیری مقاومت بدون توجه به ثبات نیروی محرکه الکتریکی پیدا کرد و دستگاه خود را به ژاکوبی نشان داد. با این حال، مقاله ای که در آن این دستگاه توضیح داده شده است و می توان آن را اولین کار در زمینه مهندسی برق نامید، تنها در سال 1843 ظاهر شد. این مقاله به توصیف "پل" معروفی می پردازد که سپس به نام وتستون نامگذاری شد. در واقع، چنین دستگاهی شرح داده شده است -

در سال 1833 توسط گونتر کریستی و به طور مستقل در سال 1840 توسط ماریانینی. هر دوی آنها روشی را برای کاهش به صفر پیشنهاد کردند، اما توضیحات نظری آنها، که قانون اهم را در نظر نگرفت، چیزهای زیادی باقی گذاشت.

وتستون از ستایشگران اهم بود و قانون او را به خوبی می دانست، بنابراین نظریه او در مورد "پل وتستون" با آنچه اکنون در کتاب های درسی ارائه می شود تفاوتی ندارد. علاوه بر این، وتستون، به منظور تغییر سریع و راحت مقاومت یک طرف پل برای به دست آوردن جریان صفر در گالوانومتر موجود در بازوی مورب پل، سه نوع رئوستات طراحی کرد (این کلمه توسط وی پیشنهاد شد.

قیاس با "رئوفور" معرفی شده توسط آمپر، که به تقلید از آن، پکلت اصطلاح "رئومتر" را نیز معرفی کرد). اولین نوع رئوستات با یک براکت متحرک که امروزه نیز مورد استفاده قرار می گیرد، توسط وتستون به قیاس با دستگاه مشابهی که ژاکوبی در سال 1841 استفاده کرد ساخته شد. یک سیم متصل به یک مدار، که به راحتی از استوانه چوبی به برنز تبدیل می شد. نوع سوم رئوستات شبیه به "فروشگاه مقاومت" ارنست بود

ورنر زیمنس (1816-1892)، دانشمند و صنعتگر، در سال 1860 بهبود یافت و به طور گسترده توزیع شد. "پل وتستون" امکان اندازه گیری نیروهای الکتروموتور و مقاومت را فراهم کرد.

ایجاد یک تلگراف زیر آب، شاید حتی بیشتر از تلگراف هوایی، نیازمند توسعه روش های اندازه گیری الکتریکی بود. آزمایشات با تلگراف های زیر آب از اوایل سال 1837 آغاز شد و یکی از اولین مشکلاتی که باید حل می شد تعیین سرعت انتشار جریان بود. در سال 1834، وتستون، با استفاده از آینه های چرخان، که قبلاً در فصل به آن اشاره کردیم. 8، اولین اندازه گیری این سرعت را انجام داد، اما نتایج او با نتایج لاتیمر کلارک در تضاد بود، و دومی، به نوبه خود، با مطالعات بعدی دانشمندان دیگر مطابقت نداشت.

در سال 1855، ویلیام تامسون (که بعداً عنوان لرد کلوین را دریافت کرد) دلیل همه این اختلافات را توضیح داد. به گفته تامسون، سرعت جریان در یک هادی مقدار مشخصی ندارد. همانطور که سرعت انتشار گرما در یک میله به ماده بستگی دارد، سرعت جریان در یک هادی نیز به حاصلضرب مقاومت و ظرفیت الکتریکی آن بستگی دارد. پیرو این نظریه او که در زمان خود

تامسون در معرض انتقاد شدید قرار گرفت، مشکلات مربوط به تلگراف زیر آب را مطرح کرد.

اولین کابل ماوراء اقیانوس اطلس که انگلیس و آمریکا را به هم متصل می کرد حدود یک ماه کار کرد، اما پس از آن خراب شد. تامسون کابل جدید را محاسبه کرد، اندازه‌گیری‌های مقاومت و ظرفیت خازنی متعددی را انجام داد و دستگاه‌های فرستنده جدیدی را ارائه کرد که باید به گالوانومتر بازتابنده استاتیکی که با «ضبط‌کننده سیفون» اختراع خودش جایگزین شده بود اشاره کرد. سرانجام، در سال 1866، کابل جدید ترانس آتلانتیک با موفقیت به بهره برداری رسید. ایجاد این اولین سازه بزرگ مهندسی برق با توسعه سیستمی از واحدهای اندازه گیری الکتریکی و مغناطیسی همراه بود.

اساس معیارهای الکترومغناطیسی توسط کارل فردریش گاوس (1777-1855) در مقاله معروف خود "Intensitas vis magneticae terrestris ad mensuram absolutam revocata" ("میزان نیروی مغناطیس زمینی در اندازه های مطلق") که در سال 1832 منتشر شد، گذاشته شد. گاوس اشاره کرد که واحدهای اندازه گیری مغناطیسی مختلف قابل مقایسه نیستند

خود حداقل در بیشتر موارد، سیستمی از واحدهای مطلق را بر اساس سه واحد اساسی مکانیک پیشنهاد کرد: دوم (واحد زمان)، میلی‌متر (واحد طول) و میلی‌گرم (واحد جرم). او از طریق آنها تمام واحدهای فیزیکی دیگر را بیان کرد و تعدادی ابزار اندازه گیری، به ویژه یک مغناطیس سنج برای اندازه گیری مغناطیس زمین در واحدهای مطلق اختراع کرد. کار گاوس توسط وبر ادامه یافت که بسیاری از سازها و سازهای خود را که توسط گاوس طراحی شده بود ساخت. به تدریج، به ویژه به لطف کار ماکسول، که در کمیسیون ویژه اندازه گیری های ایجاد شده توسط انجمن بریتانیا، که گزارش های سالانه را از 1861 تا 1867 صادر می کرد، انجام شد، ایده ایجاد سیستم های یکپارچهاقدامات، به ویژه یک سیستم از اقدامات الکترومغناطیسی و الکترواستاتیک.

ایده ایجاد چنین سیستم های مطلق واحدها در گزارش تاریخی سال 1873 توسط کمیسیون دوم انجمن بریتانیا به تفصیل بیان شد. کنگره بین‌المللی که در سال 1881 در پاریس تشکیل شد، برای اولین بار واحدهای اندازه‌گیری بین‌المللی را ایجاد کرد و به هر یک از آنها نامی به افتخار یک فیزیکدان بزرگ داد. اکثر این نام ها هنوز باقی مانده اند: ولت، اهم، آمپر، ژول و غیره

بسیاری از پیچ و تاب ها، سیستم بین المللی جورجی یا MKSQ در سال 1935 معرفی شد که متر، کیلوگرم جرم، ثانیه و اهم را به عنوان واحدهای پایه خود می گیرد.

با «سیستم‌های» واحدها «فرمول‌های بعدی» مرتبط است که اولین بار توسط فوریه در نظریه تحلیلی گرما (1822) استفاده شد و توسط ماکسول منتشر شد، که نماد استفاده شده در آنها را ایجاد کرد. مترولوژی قرن گذشته، بر اساس تمایل به توضیح همه پدیده ها با استفاده از مدل های مکانیکی، ارائه داد ارزش عالیفرمول هایی از ابعاد، که در آنها می خواست نه بیشتر و نه کمتر به عنوان کلید اسرار طبیعت ببیند. در همان زمان، تعدادی اظهارات با ماهیت تقریباً جزمی مطرح شد. بنابراین، تقریباً یک جزم اجباری بود که باید سه کمیت اساسی وجود داشته باشد. اما در پایان قرن آنها متوجه شدند که فرمول های ابعادی کاملاً متعارف هستند، در نتیجه علاقه به نظریه های ابعادی به تدریج کاهش یافت.

نتیجه گیری

پروفسور فیزیک در دانشگاه مونیخ E. Lommel به خوبی در مورد اهمیت تحقیقات اهم در افتتاح بنای یادبود این دانشمند در سال 1895 صحبت کرد:

"کشف اهم مشعل درخشانی بود که آن ناحیه از برق را که قبل از آن در تاریکی پوشانده شده بود، روشن کرد. اهم تنها مسیر صحیح را از طریق جنگل نفوذ ناپذیر حقایق غیرقابل درک نشان داد. موفقیت های چشمگیر در توسعه مهندسی برق، که ما با تعجب نگاه کردیم دهه های گذشته، تنها بر اساس کشف اهم می توان به دست آورد. تنها او قادر به تسلط و کنترل بر نیروهای طبیعت است که قادر به بازگشایی قوانین طبیعت است، ام رازی را که برای مدت طولانی پنهان کرده بود از طبیعت بیرون کشید و به همنوعان خود سپرد.

فهرست منابع استفاده شده

دورفمن یا جی. تاریخ جهانفیزیکدانان. M., 1979 Ohm G. تعیین قانونی که طبق آن فلزات الکتریسیته تماسی را هدایت می کنند. - در کتاب: کلاسیک علوم فیزیکی. م.، 1989

دایره المعارف صد نفر. که دنیا را تغییر داد. اهم

پروخوروف A. M. فرهنگ لغت دانشنامه فیزیک،م.، 1983

اوریر جی. فیزیک، ج 2. م.، 1981

جیانکولی دی. فیزیک، ج 2. م.، 1989

http://www.portal-slovo.ru/

http://www.polarcom.ru/~vvtsv/s_doc9c.html)

ارسال شده در Allbest.ru

اسناد مشابه

تاریخچه کشف "قانون گرانش جهانی" توسط آیزاک نیوتن، رویدادهای قبل از این کشف. ماهیت و حدود اعمال قانون. تدوین قوانین کپلر و کاربرد آنها در حرکت سیارات، ماهواره های طبیعی و مصنوعی آنها.

ارائه، اضافه شده در 2010/07/25


مطالعه حرکت یک جسم تحت تأثیر یک نیروی ثابت. معادله نوسان ساز هارمونیک. شرح نوسان یک آونگ ریاضی. حرکت سیارات به دور خورشید. راه حل معادله دیفرانسیل. کاربرد قانون کپلر، قانون دوم نیوتن.

چکیده، اضافه شده در 2015/08/24


تاریخچه کشف قانون گرانش جهانی. یوهانس کپلر به عنوان یکی از کاشفان قانون حرکت سیارات به دور خورشید. ماهیت و ویژگی های آزمایش کاوندیش. تحلیل تئوری نیرو جاذبه متقابل. حدود اساسی اعمال قانون.

ارائه، اضافه شده در 2011/03/29


مطالعه "قانون ارشمیدس"، انجام آزمایشاتی برای تعیین نیروی ارشمیدس. استخراج فرمول برای یافتن جرم سیال جابجا شده و محاسبه چگالی. کاربرد "قانون ارشمیدس" برای مایعات و گازها. توسعه روش شناختی یک درس در مورد این موضوع.

یادداشت های درس، اضافه شده در 2010/09/27


اطلاعات بیوگرافی در مورد نیوتن - فیزیکدان، ریاضیدان و ستاره شناس بزرگ انگلیسی، آثار او. تحقیقات و اکتشافات یک دانشمند، آزمایش در اپتیک و نظریه رنگ. اولین مشتق نیوتن از سرعت صوت در گاز، بر اساس قانون بویل-ماریوت.

ارائه، اضافه شده در 2015/08/26


بررسی علت ناهنجاری مغناطیسی روش های تعیین مولفه افقی قدرت میدان مغناطیسی زمین. کاربرد قانون بیوت-ساوارت-لاپلاس. تعیین علت چرخش فلش پس از اعمال ولتاژ به سیم پیچ مماس-گالوانومتر.

تست، اضافه شده در 2015/06/25


شرح قوانین اساسی نیوتن. ویژگی های قانون اول در حفظ حالت استراحت بدن یا حرکت یکنواختبا اقدامات جبران شده سایر ارگان ها بر روی آن. اصول قانون شتاب بدن ویژگی های سیستم های مرجع اینرسی

ارائه، اضافه شده در 2014/12/16


قوانین کپلر در مورد حرکت سیاره ها، آنها شرح مختصر. تاریخچه کشف قانون گرانش جهانی توسط I. Newton. تلاش برای ایجاد مدلی از کیهان. حرکت اجسام تحت تأثیر گرانش. نیروهای گرانشیجاذبه ماهواره های زمین مصنوعی

چکیده، اضافه شده در 2010/07/25


بررسی اعتبار روابط هنگام اتصال مقاومت ها به صورت موازی و قانون اول کیرشهوف. ویژگی های امپدانس گیرنده روش محاسبه ولتاژ و جریان برای اتصالات مختلف. ماهیت قانون اهم برای یک بخش و برای کل مدار.

کار آزمایشگاهی، اضافه شده 01/12/2010


تعاملات اساسی در طبیعت برهمکنش بارهای الکتریکی خواص بار الکتریکی قانون پایستگی بار الکتریکی تدوین قانون کولن. شکل برداری و معنای فیزیکی قانون کولن. اصل برهم نهی

آنها می گویند: "اگر قانون اهم را نمی دانید، در خانه بمانید." پس بیایید بفهمیم (به یاد بیاوریم) این چه نوع قانونی است و با جسارت قدم بزنیم.

مفاهیم اساسی قانون اهم

چگونه قانون اهم را درک کنیم؟ شما فقط باید بفهمید که در تعریف آن چیست. و باید با تعیین جریان، ولتاژ و مقاومت شروع کنید.

قدرت فعلی I

اجازه دهید یک جریان در یک هادی جریان یابد. یعنی یک حرکت هدایت شده از ذرات باردار وجود دارد - به عنوان مثال، اینها الکترون هستند. هر الکترون دارای یک بار الکتریکی اولیه است (e= -1.60217662 × 10 -19 کولن). در این حالت یک بار الکتریکی خاص برابر با مجموع بارهای الکترون های جاری در یک دوره زمانی معین از سطح خاصی عبور می کند.

نسبت بار به زمان را قدرت جریان می گویند. هرچه بار بیشتری در یک زمان معین از یک هادی عبور کند، جریان بیشتر است. قدرت جریان بر حسب اندازه گیری می شود آمپر.

ولتاژ U یا اختلاف پتانسیل

این دقیقاً همان چیزی است که باعث حرکت الکترون ها می شود. پتانسیل الکتریکیتوانایی یک میدان برای انجام کار برای انتقال بار از یک نقطه به نقطه دیگر را مشخص می کند. بنابراین، بین دو نقطه از یک هادی اختلاف پتانسیل وجود دارد و میدان الکتریکی برای انتقال بار کار می کند.

کمیت فیزیکی برابر با کار میدان الکتریکی موثر در حین انتقال بار الکتریکی، ولتاژ نامیده می شود. اندازه گیری شده در Voltach. یکی ولتولتاژی است که هنگام حرکت یک شارژ 1 Clبرابر 1 کار می کند ژول.

مقاومت آر

همانطور که می دانیم جریان در یک هادی جریان دارد. بگذارید نوعی سیم باشد. با حرکت در امتداد یک سیم تحت تأثیر یک میدان، الکترون ها با اتم های سیم برخورد می کنند، هادی گرم می شود و اتم های شبکه کریستالی شروع به ارتعاش می کنند و مشکلات بیشتری را برای حرکت الکترون ها ایجاد می کنند. این پدیده مقاومت نامیده می شود. این بستگی به دما، ماده، سطح مقطع هادی دارد و در اندازه گیری می شود اوماها.

فرمول بندی و توضیح قانون اهم

قانون معلم آلمانی گئورگ اهم بسیار ساده است. می‌خواند:

شدت جریان در یک بخش از مدار با ولتاژ نسبت مستقیم و با مقاومت نسبت معکوس دارد.

گئورگ اهم این قانون را به صورت تجربی (تجربی) در آن استخراج کرد 1826 سال طبیعتاً هر چه مقاومت مقطع مدار بیشتر باشد جریان کمتری خواهد داشت. بر این اساس، هر چه ولتاژ بیشتر باشد، جریان بیشتر است.

اتفاقا! برای خوانندگان ما اکنون 10٪ تخفیف در نظر گرفته شده است

این فرمول قانون اهم ساده ترین است و برای مقطعی از مدار مناسب است. منظور ما از گفتن "بخش مدار" این است که این یک بخش همگن است که در آن هیچ منبع جریانی با EMF وجود ندارد. به بیان ساده، این بخش حاوی نوعی مقاومت است، اما هیچ باتری روی آن وجود ندارد که خود جریان را تامین کند.

اگر قانون اهم را برای یک مدار کامل در نظر بگیریم، فرمول آن کمی متفاوت خواهد بود.

اجازه دهید یک مدار داشته باشیم، یک منبع جریان دارد که ولتاژ ایجاد می کند و نوعی مقاومت.

قانون به شرح زیر نوشته می شود:

توضیح قانون اهم برای یک زنجیره توخالی با توضیح یک بخش از زنجیره تفاوت اساسی ندارد. همانطور که می بینید، مقاومت از خود مقاومت و مقاومت داخلی منبع جریان تشکیل شده است و به جای ولتاژ، نیروی الکتروموتور منبع در فرمول ظاهر می شود.

به هر حال، در مقاله جداگانه ما در مورد اینکه EMF چیست، بخوانید.

چگونه قانون اهم را درک کنیم؟

برای درک شهودی قانون اهم، اجازه دهید به قیاس نمایش جریان به شکل مایع بپردازیم. این دقیقاً همان چیزی است که گئورگ اهم وقتی آزمایش هایی انجام داد که منجر به کشف قانونی به نام او شد.

بیایید تصور کنیم که جریان حرکت ذرات حامل بار در یک هادی نیست، بلکه حرکت جریان آب در یک لوله است. ابتدا آب توسط یک پمپ به سمت ایستگاه پمپاژ بلند می شود و از آنجا تحت تاثیر انرژی پتانسیل به سمت پایین متمایل شده و در لوله جریان می یابد. علاوه بر این، هر چه پمپ آب را بالاتر پمپاژ کند، سریعتر در لوله جریان می یابد.

نتیجه این است که سرعت جریان آب (قدرت جریان در سیم) بیشتر خواهد بود، هر چه انرژی پتانسیل آب بیشتر باشد (اختلاف پتانسیل)

قدرت جریان مستقیماً با ولتاژ متناسب است.

حالا بیایید به مقاومت بپردازیم. مقاومت هیدرولیکی مقاومت لوله به دلیل قطر و ناهمواری دیواره آن است. منطقی است که فرض کنیم هرچه قطر بزرگتر باشد، مقاومت لوله کمتر و بیشتر می شود بیشترآب (جریان بالاتر) از طریق مقطع آن جریان می یابد.

قدرت جریان با مقاومت نسبت معکوس دارد.

از این قیاس فقط می توان برای درک اساسی قانون اهم استفاده کرد، زیرا شکل اصلی آن در واقع یک تقریب نسبتاً خشن است، که با این وجود، در عمل کاربرد بسیار خوبی پیدا می کند.

در حقیقت، مقاومت یک ماده به دلیل ارتعاشات اتم های شبکه بلوری است و جریان به دلیل حرکت حامل های بار آزاد است. در فلزات، حامل های آزاد الکترون هایی هستند که از مدارهای اتمی فرار می کنند.

در این مقاله سعی شده است توضیح ساده ای از قانون اهم ارائه شود. دانستن این موارد به ظاهر ساده می تواند به خوبی در امتحان به شما کمک کند. البته، ما ساده‌ترین فرمول قانون اهم را ارائه کرده‌ایم و اکنون وارد جنگل فیزیک برتر نمی‌شویم و با مقاومت فعال و واکنش‌پذیر و سایر نکات ظریف سروکار داریم.

اگر چنین نیازی دارید، کارکنان ما خوشحال خواهند شد که به شما کمک کنند. و در آخر شما را به دیدن دعوت می کنیم ویدیو جالبدر مورد قانون اهم این واقعا آموزشی است!