FAKULTA HUMANITNÝCH A PRÍRODNÝCH VIED PU
v Prešove
Georg Simon Ohm
Meno a priezvisko: Silvia Gondová
Predmet: Úvod do štúdia fyziky
Kombinácia: Fyz - Mat
Šk. rok: 2004/2005
1. PREDHOVOR.....................................................................3
2. ÚVOD..................................................................................4
3. ŽIVOTOPIS.........................................................................5
4. OHMOV ZÁKON...............................................................7
5. ZÁVER................................................................................9
6. POUŽITÁ LITERATÚRA..................................................10
Práca slúži ako informácia o oboznámení sa so slávnym nemeckým fyzikom Georgom Simonom Ohmom. Pozostáva z jeho životopisu a Ohmovho zákona, ktorý je po vynálezcovi pomenovaný. V tejto práci je Ohmov zákon rozpracovaný a podrobnejšie rozobratý. Experimentoval s elektrickými obvodmi a hľadal vzťah medzi napätím zdroja a veľkosťou pretekajúceho prúdu. Voltova batéria, ktorú mal Ohm k dispozícii neudržiavala stále napätie a prvé pokusy zviedli Ohma k nesprávnym záverom. Až keď T. J. Seebeck v roku 1821 objavil termoelektrický jav, mohol Ohm skonštruovať nový zdroj stáleho napätia, termočlánok.
Ak spojíme vždy dva konce dvoch drôtikov z rôznych materiálov, napr. z medi a bizmutu a udržujeme oba spoje pri rôznych teplotách, začne obvodom pretekať elektrický prúd. S novým zdrojom mohol Ohm svoj zákon experimentálne dokázať. Ohmov zákon však neplatí univerzálne pre všetky vodiče, odpor sa môže meniť podľa vonkajších podmienok a Ohmové výsledky boli dlho spochybňované.
Georg Simon Ohm bol nemecký fyzik. Preslávil sa mnohými objavmi, no najdôležitejší z nich Ohmov zákon ho právom zaradil k najlepším fyzikom svojej doby. V tejto práci si predstavíme Georga Simona Ohma, oboznámime sa bližšie s jeho prácou a objasníme si problematiku Ohmovho zákona.
Životopis
Georg Simon Ohm sa narodil 16. marca 1787 v Erlangene v Nemecku (neďaleko Norimbergu), v rodine zámočníckeho majstra. Matka mu predčasne zomrela. Otec aj napriek trvalej zaneprázdnenosti v dielni, sám študoval matematiku a fyziku z kníh a keď syn začal chodiť na gymnázium, vzbudil v ňom záujem o tieto vedy a poskytol mu prvé vedomosti.
Ako šestnásťročný začal Ohm študovať matematiku, fyziku a filozofiu na univerzite v Erlangene. Pre nedostatok finančných prostriedkov musel po roku štúdium prerušiť a hľadať si zamestnanie. Stal sa učiteľom matematiky v švajčiarskom Nidau a potom v Neuchateli. Až neskôr sa opäť vrátil do rodného Erlangenu, dokončil štúdiá a v roku 1813 získal doktorát. Začas ostal na univerzite ako súkromný docent, táto čestná funkcia však nebola spojená s platom a Ohm si musel hľadať obživu ako stredoškolský učiteľ. Prijal miesto profesora fyziky a matematiky na reálnom gymnáziu v Bambergu. Odtiaľ v roku 1817 odišiel na gymnázium do Kolína nad Rýnom, kde vykonal svoje najdôležitejšie objavy. Tu vznikli jeho základné práce, aj keď mal k dispozícii len primitívne pomôcky. Výsledky bádania zverejňoval postupne drobnými pojednávaniami, ktoré súborne vyšli v Lipsku roku 1892.
Vo fyzikálnom kabinete, so skromnými a nedokonalými prístrojmi robil pokusy, ktorými si overoval všetko, čo bolo dovtedy známe o účinkoch elektrického prúdu. Pokusy sa komplikovali nestálosťou elektromotorického napätia a vnútorného odporu obyčajného Voltovho článku. Preto na radu Poggendorfa použil termoelektrický článok z bizmutového a medeného drôtu. Tento zdroj elektrického prúdu mal stále elektromotorické napätie, a tak Ohm mohol spoľahlivo skúmať vplyv odporu rôznych vodičov na prúd. Výsledky výskumov uverejňoval napred iba v krátkych správach.
Jeho najdôležitejší objav, podľa ktorého je elektrický prúd priamo úmerný elektromotorickému napätiu a nepriamo úmerný veličine, ktorá závisí od rozmerov a od charakteru vodiča, nazvali neskôr Ohmovým zákonom. Tento objav po prvý raz uverejnil v roku 1826 v práci ,,Určenie zákona, podľa ktorého kovy vedú elektrinu". je zákon vyjadrujúci vzájomnú závislosť intenzity elektrického prúdu, elektromotorickej sily a odporu vodiča vzorcom U = R. I. Inak povedané, napätie na svorkách vodiča je priamo úmerné intenzite prúdu prechádzajúceho vodičom, kde elektrický odpor vodiča je pre daný vodič veličina charakteristická. Týmto zákonom sa Ohm stal pokračovateľom fyzikov Davyho a Ampéra, ktorí prví pochopili pojem elektrického odporu a vykonali radu pokusov s vodičmi rozličného prierezu a z rôzneho materiálu. Ohm sám zistil, že jeho zákon platí za istých podmienok. Predovšetkým pri stálej teplote, inak sa vodivosť kvapalín a kovov zo zmenami teploty mení. Na Ohmovu počesť bola jednotka elektrického odporu nazvaná ohmom (veľké omega). Okrem tzv. elektrického Ohmovho zákona existuje aj Ohmov zákon akustiky, podľa ktorého sluch rozkladá podla Fourierovej analýzy všetky zvuky na tóny jednoduchého (sinusového) kmitočtu. Tento Ohmov zákon vysvetľuje fyzikálnu farbu tónov. Konečne tretím Ohmovým zákonom je zákon magnetický, vychádzajúci zo zákona elektrického a umožnujúci určiť silu magnetického poľa vytváraného prúdovodičom.
O rok neskôr svoj zákon teoreticky odôvodnil v rozsiahlejšej monografii ,,Galvanický okruh spracovaný matematicky".
Ohmov zákon sa stretol s nedôverou a ostrou kritikou. Viacerí fyzici po dlhý čas nedokázali správne oceniť tento objav. Ohma ignorovanie výsledkov jeho práce, ako aj nedobré materiálne podmienky, roztrpčovali. Túžil dostať sa späť na univerzitu, podarilo sa mu však získať iba miesto profesora fyziky na polytechnike v Norimbergu, kde od roku 1833 strávil šestnásť rokov.
Vo svojich prácach Ohm okrem iného dokázal, že elektrický odpor je priamo úmerný dĺžke vodiča a nepriamo úmerný jeho priečnemu prierezu a mernej vodivosti. Ďalej, že pri ustálenom prúde sa náboj pohybuje celým prierezom vodiča a nielen na povrchu.
Neskôr sa Ohm zameral na výskum akustických a optických javov. V tom čase však už fyzici ohodnotili veľký význam Ohmovho zákona pre elektrinu. Ohmove práce uznali a stali sa východiskom pre ďalšie bádania v elektrodynamike.
V roku 1841 Londýnska kráľovská spoločnosť vyznamenala Ohma Copleyovou medailou. V roku 1849 sa mu konečne vyplnilo dávne želanie, keď ho povolali za profesora fyziky na univerzitu do Mníchova. Ohm pôsobil na univerzite pomerne krátko, sotva päť rokov. 7. júla 1854 po krátkej chorobe zomrel. Nebol ženatý a celý život prežil v skromných pomeroch.
4. OHMOV ZÁKON
Ohmov zákon popisuje vzťah medzi elektrickým napätím, odporom a prúdom pre ustálený jednosmerný prúd.
U = R . I
Ohmov zákon ostal veľa rokov nepochopený a kritizovaný. Jednou z prekážok bola tiež neexistencia absolútnej sústavy elektrických veličín. Dokonca ešte v roku 1876 zriadila British Association komisiu pre overenie platnosti vzťahu, ktorý je dnes známy ako Ohmov zákon.
ODPOR
Koeficient
Hodnota koľkokrát sa základná jednotka (1. jednotka v zozname) "vojde" do danej jednotky napr. 898 755 400 000 u jednotky odporu statohm znamená, že 1 statohm = 898 755 400 000 ohm.
|
Jednotka |
Zkr. |
Koeficient |
Poznámka |
|
ohm |
Ω |
1 |
Ohm je odpor vodiča, v
ktorom stále napetie
1 voltu mezi koncami vodičov
vyvolá prúd 1 ampéru, nespôsobí
vo vodiči elektromotorické napetie. |
|
mezinárodní ohm |
Ω |
1,000 49 |
|
|
abohm |
sΩ |
0,000 000 001 |
Predpona ab znamená, že jednotka patrí do CGS systému jednotiek. |
|
statohm |
sΩ |
898 755 400 000 |
|
Téma v učebnici:
Ohmov zákon pre uzavretý obvod
Jav alebo pojem:
svorkové napätie, elektromotorické napätie, vnútorný odpor zdroja
Pomôcky:
žiarovka (3,5V, 0,2A), 4,5V batéria, jedna LED, jeden 100Ω rezistor a tri 10Ω rezistory, vodiče, polystyrén a špendlíky
Činnosť:
Napätie medzi svorkami nezaťaženej batérie voláme elektromotorické napätie. Pri zaťaženej batérii je medzi jej (pólmi) svorkami svorkové napätie, ktoré menšie ako elektromotorické napätie. Batéria má totiž vnútorný odpor (rádovo jednotky Ω).
Pomocou intenzity svitu žiarovky porovnávame, aké veľké je svorkové napätie batérie v závislosti od celkového odporu pripojeného na batériu (záťaže) .
Póly batérie prepojíme žiarovkou a vidíme, že jasne žiari. Potom ku žiarovke paralelne pripojíme 100Ω a zistíme, že jas žiarovky sa nezmenil. Takže pri 100Ω odpore sa teda svorkové napätie batérie (takmer) nezmenilo. Potom 100Ω odpojíme a postupne pripojíme paralelne ku žiarovke tri 10Ω odpory do série, dva 10Ω odpory do série a jeden 10Ω odpor. Pritom pozorujeme, že jas žiarovky je pri klesajúcom odpore stále slabší. Takže pri klesajúcom celkovom odpore pripojenému k batérií (rastúcej záťaži), sa zmenšuje svorkové napätie batérie.
Poznámka:
Pri tomto pokuse treba dať pozor, aby sme príliš dlhým experimentovaním nevybili batériu.
Tento projekt má slúžiť ako stručný prehľad alebo ako nejaký podklad pre ďalších študentov, ktorí budú pracovať na takomto projekte. Nachádzajú sa tu základné informácie o danom fyzikovi a o jeho zákone. Podľa môjho názoru sa o tejto práci dá povedať ešte viacej a dosť veľa veci by tu bolo potrebných doplniť alebo rozanalyzovať podrobnejšie,ale to by som potrebovala viacej času a materiálov k dispozícií na komplexnejšiu prácu.
POUŽITÁ LITERATÚRA:
INTERNET - www.ddp.fmph.uniba.sk
http://www-groups.dcs.st-and.ac.uk/~history/Mathematicians/Ohm.html