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DESCOBERTAS CIENTÍFICAS MAIS IMPORTANTES
Lei de Ohm. História e essência da descoberta científica
Diretório / As descobertas científicas mais importantes Um condutor é simplesmente um componente passivo de um circuito elétrico. Essa opinião prevaleceu até os anos quarenta do século XIX. Então, por que perder tempo pesquisando? Stefano Marianini (1790-1866) foi um dos primeiros cientistas a abordar a questão da condutividade dos condutores. Ele chegou à sua descoberta por acidente, estudando a voltagem das baterias. Stefano notou que com o aumento do número de elementos da coluna voltaica, o efeito eletromagnético na seta não aumenta visivelmente. Isso fez com que Marianini pensasse imediatamente que cada elemento voltaico era um obstáculo à passagem da corrente. Ele realizou experimentos com pares de "ativos" e "inativos" (ou seja, consistindo de duas placas de cobre separadas por uma junta úmida) e encontrou empiricamente uma relação na qual o leitor moderno reconhece um caso especial da lei de Ohm, quando a resistência do circuito externo não é levado em consideração, como foi na experiência de Marianini. Om reconheceu os méritos de Marianini, embora suas obras não tenham se tornado uma ajuda direta no trabalho. Georg Simon Ohm (1789-1854) nasceu em Erlangen, na família de um serralheiro hereditário. O papel do pai na educação do menino foi enorme e, talvez, ele deva tudo o que conquistou na vida ao pai. Depois de deixar a escola, George entrou no ginásio da cidade. O Erlangen Gymnasium era supervisionado pela universidade e era uma instituição educacional correspondente à época. Tendo se formado com sucesso no ginásio, Georg na primavera de 1805 começou a estudar matemática, física e filosofia na Faculdade de Filosofia da Universidade de Erlangen. Depois de estudar por três semestres, Ohm aceitou um convite para assumir o cargo de professor de matemática em uma escola particular na cidade suíça de Gottstadt. Em 1809, Georg foi convidado a desocupar seu cargo e aceitar um convite para ensinar matemática na cidade de Neustadt. Não havia outra escolha, e no Natal ele se mudou para um novo lugar. Mas o sonho de se formar na universidade não sai da Om. Em 1811 ele retornou a Erlangen. O auto-estudo de Om foi tão frutífero que ele conseguiu se formar na universidade no mesmo ano, defender com sucesso sua dissertação e receber um Ph.D. Imediatamente após se formar na universidade, ele foi oferecido o cargo de Privatdozent do Departamento de Matemática da mesma universidade. O trabalho de ensino era bastante consistente com os desejos e habilidades de Ohm. Mas, tendo trabalhado apenas três semestres, viu-se obrigado a procurar uma posição mais remunerada por motivos materiais que o perseguiram por quase toda a vida. Por decisão real de 16 de dezembro de 1812, Ohm foi nomeado professor de matemática e física na escola de Bamberg. Em fevereiro de 1816, a verdadeira escola de Bamberg foi fechada. Um professor de matemática foi oferecido para ensinar salas de aula superlotadas em uma escola preparatória local pela mesma taxa. Tendo perdido todas as esperanças de encontrar um emprego de professor adequado, o desesperado Ph.D. inesperadamente recebe uma oferta para ocupar o lugar de professor de matemática e física no Colégio Jesuíta de Colônia. Ele imediatamente parte para o local de trabalho futuro. Aqui, em Colônia, trabalhou por nove anos. Foi aqui que ele "transformou" de matemático em físico. A presença do tempo livre contribuiu para a formação de Ohm como físico pesquisador. Ele se entrega com entusiasmo a um novo emprego, sentado por longas horas na oficina da placa e na loja de instrumentos. Ohm começou o estudo da eletricidade. Ele começou seus estudos experimentais determinando os valores relativos da condutividade de vários condutores. Aplicando um método que agora se tornou clássico, ele conectou em série entre dois pontos do circuito condutores finos de vários materiais do mesmo diâmetro e alterou seu comprimento para que uma certa quantidade de corrente fosse obtida. Como V. V. Koshmanov, "Om sabia sobre o aparecimento dos trabalhos de Barlow e Becquerel, que descreviam a busca experimental pela lei dos circuitos elétricos. Ele também sabia sobre os resultados a que esses pesquisadores chegaram. Embora Ohm, Barlow e Becquerel tenham usado uma agulha magnética como dispositivo de gravação , observaram cuidados especiais na ligação do circuito e a fonte de corrente elétrica era, em princípio, o mesmo projeto, mas os resultados obtidos foram diferentes. A verdade iludiu obstinadamente os pesquisadores. Era necessário, em primeiro lugar, eliminar a fonte de erros mais significativa, que, segundo Ohm, era a bateria galvânica. Já em seus primeiros experimentos, Ohm percebeu que o efeito magnético da corrente quando o circuito é fechado com um fio arbitrário diminui com o tempo... Esse declínio praticamente não parou com o tempo, e ficou claro que era inútil buscar a lei dos circuitos elétricos nesse estado de coisas. Era necessário usar outro tipo de gerador de energia elétrica dentre os já disponíveis, ou criar um novo, ou desenvolver um circuito em que a mudança de CEM não afetasse os resultados do experimento. Om foi pelo primeiro caminho." Após a publicação do primeiro artigo de Ohm, Poggendorf o aconselhou a abandonar os elementos químicos e usar melhor o termopar cobre-bismuto, introduzido pouco antes por Seebeck. Ohm acatou esse conselho e repetiu seus experimentos montando uma instalação com uma bateria termoelétrica, em cujo circuito externo oito fios de cobre do mesmo diâmetro, mas de diferentes comprimentos, foram conectados em série. Ele mediu a intensidade da corrente com o auxílio de uma espécie de balança de torção, formada por uma agulha magnética suspensa por um fio de metal. Quando a corrente paralela à agulha a desviou, Om torceu o fio no qual estava suspensa até que a agulha estivesse em sua posição usual; a intensidade da corrente foi considerada proporcional ao ângulo em que o fio foi torcido. Ohm chegou à conclusão de que os resultados dos experimentos realizados com oito fios diferentes podem ser expressos pela equação - o quociente de аdividido por х + вOnde х significa a intensidade da ação magnética do condutor, cujo comprimento é igual a хE а и в - constantes dependentes, respectivamente, da força de excitação e da resistência das restantes partes do circuito. As condições do experimento mudaram: resistências e pares termoelétricos foram substituídos, mas os resultados ainda se resumiam à fórmula acima, que muito facilmente entra na conhecida se substituirmos х força atual, а - força eletromotriz e в + х - a resistência total do circuito. Ohm também experimenta com quatro fios de latão - o resultado é o mesmo. “Uma conclusão importante decorre disso”, escreve Koshmanov, “de que a fórmula encontrada por Ohm, que relaciona as quantidades físicas que caracterizam o processo de fluxo de corrente em um condutor, é válida não apenas para condutores de cobre. Usando esta fórmula, você pode calcular circuitos elétricos independentemente do material dos condutores usados nesta ... ... Além disso, Ohm descobriu que a constante β não depende nem da força de excitação nem do comprimento do fio incluído. Este fato permite afirmar que o valor de caracteriza a parte imutável da cadeia. E como a adição no denominador da fórmula resultante só é possível para quantidades com os mesmos nomes, então, a constante em, conclui Ohm, deve caracterizar a condutividade da parte imutável do circuito. Em experimentos subsequentes, Ohm estudou o efeito da temperatura do condutor em sua resistência. Ele trouxe os condutores investigados para a chama, colocou-os em água com gelo picado e garantiu que a condutividade elétrica dos condutores diminui com o aumento da temperatura e aumenta com a diminuição. Tendo recebido sua famosa fórmula, Ohm a utiliza para estudar a ação do multiplicador de Schweigger na deflexão da flecha e para estudar a corrente que passa no circuito externo da bateria de células, dependendo de como estão conectadas - em série ou em paralelo. Assim, ele explica o que determina a corrente externa da bateria, assunto bastante obscuro para os primeiros pesquisadores. O famoso artigo de Ohm "A definição da lei segundo a qual os metais conduzem eletricidade de contato, juntamente com um esboço da teoria do aparelho voltaico e do multiplicador de Schweigger", publicado em 1826 no Journal of Physics and Chemistry, aparece. O aparecimento de um artigo contendo os resultados da pesquisa experimental no campo dos fenômenos elétricos não impressionou os cientistas. Nenhum deles poderia sequer imaginar que a lei dos circuitos elétricos estabelecida por Ohm é a base para todos os cálculos elétricos do futuro. Em 1827, em Berlim, publicou sua principal obra, O circuito galvânico projetado matematicamente. Ohm foi inspirado em sua pesquisa pela Teoria Analítica do Calor (1822) de Jean-Baptiste Fourier (1768-1830). O cientista percebeu que o mecanismo de "fluxo de calor", do qual Fourier fala, pode ser comparado a uma corrente elétrica em um condutor. E assim como na teoria de Fourier o fluxo de calor entre dois corpos ou entre dois pontos de um mesmo corpo é explicado pela diferença de temperatura, Ohm explica a diferença de "forças eletroscópicas" em dois pontos do condutor, a ocorrência de um choque elétrico corrente entre eles. Ohm apresenta os conceitos e definições precisas da força eletromotriz, ou "força eletroscópica", nas palavras do próprio cientista, condutividade elétrica e força da corrente. Tendo expresso a lei que derivou na forma diferencial dada pelos autores modernos, Ohm também a escreve em valores finitos para casos particulares de circuitos elétricos específicos, dos quais o circuito termoelétrico é especialmente importante. Com base nisso, ele formula as leis conhecidas de mudança na tensão elétrica ao longo do circuito. Mas a pesquisa teórica de Ohm também passou despercebida.O trabalho teórico de Ohm compartilhou o destino do trabalho contendo sua pesquisa experimental. O mundo científico ainda estava esperando. Somente em 1841 a obra de Ohm foi traduzida para o inglês, em 1847 para o italiano e em 1860 para o francês. Os físicos russos foram os primeiros a reconhecer a lei de Ohm entre os cientistas estrangeiros. Lenz e Jacobi. Eles também ajudaram seu reconhecimento internacional. Com a participação de físicos russos, em 5 de maio de 1842, a Royal Society of London premiou Ohm com uma medalha de ouro e elegeu Ohm como seu membro, tornando-se o segundo cientista alemão a receber tal honra. Seu colega americano falou muito emocionado sobre os méritos do cientista alemão J Henry "Quando li a teoria de Ohm pela primeira vez", escreveu ele, "parecia-me como um relâmpago, iluminando de repente um quarto mergulhado na escuridão." O professor de física da Universidade de Munique E. Lommel falou com precisão sobre o significado da pesquisa de Ohm na abertura de um monumento ao cientista em 1895. “A descoberta de Ohm foi uma tocha brilhante que iluminou a área de eletricidade que havia sido encoberta na escuridão diante dele. Ohm mostrou o único caminho correto através da floresta impenetrável de fatos incompreensíveis. O notável progresso no desenvolvimento da engenharia elétrica, que observamos com espanto nas últimas décadas, só poderia ser alcançado com base na descoberta de Ohm. segredo e o passou para as mãos de seus contemporâneos. Autor: Samin D. K.
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