Ом Георг Симон

(16 марта 1787 г.7 июля 1854)

Знаменитый немецкий физик-экспериментатор, открывший известный закон, который сейчас носит его имя.

Трудно себе представить, что закон Ома, давно вошедший во всем мире в школьный курс, почти двадцать лет не признавался наукой, а имя его создателя оставалось неизвестным. А ведь современниками Георга Ома были крупнейшие ученые начала XIX века Фурье, Ампер, Фарадей, Лаплас...

История знает примеры, когда научные открытия гениальных одиночек намного опережали свое время. Такая судьба выпала и на долю Георга Ома. Он открыл закон, ставший основой современной теоретической и практической электротехники, дал научные определения таким понятиям, как сила тока, ЭДС, напряжение, сопротивление. Эталон сопротивления, предложенный Омом, позволил упорядочить проведение экспериментов. Ом первым применил в электротехнике математические методы, благодаря чему стал возможен важный для науки переход от качественных наблюдений к количественным измерениям...

Георг Симон Ом родился 16 марта 1787 года в провинциальном немецком городке Эрлангене. Его отец зарабатывал на жизнь слесарным ремеслом, а все свободное время отдавал науке, к которой всегда тянулась его душа. Он самостоятельно изучал физику, химию, высшую математику. Жажду к знаниям скромный слесарь сумел привить и своим сыновьям. Георг, ставший профессором физики, и его брат Мартин, профессор математики, считали, что всем достигнутым в жизни они обязаны отцу, передавшему детям свою настойчивость в работе, целеустремленность и веру в успех.

В 1805 году Георг Ом поступил на философский факультет Эрлангенского университета, где начал изучать физику, математику и философию. К сожалению, соблазны вольной студенческой жизни не миновали его, и вскоре Георг стал уделять занятиям гораздо меньше времени, чем того хотелось бы отцу. Да и платить за обучение становилось все тяжелее. Отучившись всего три семестра, Георг оставил университет и уехал в Швейцарию, в небольшой городок Готтштадт, где ему предложили место учителя математики в частной школе. Но отец не оставил надежды увидеть своего младшего сына ученым. В письмах к нему он старался убедить Георга, что важно не только научиться преподавать знания другим, но и найти в себе силы продолжить образование, постигнуть нелегкое искусство учить себя самого.

Наставления отца возымели действие. В 1811 году Георг возвращается в Эрланген и за один год заканчивает университет, защищает диссертацию, получает степень доктора философии.

В 1824 году Ом заинтересовался электротехникой. В то время в этой области науки было множество нерешенных проблем ? не разработана методика экспериментов, не найдены закономерности, связывающие основные величины. Да и не было прибора, позволяющего с достаточной точностью проводить измерения. За изготовление такого прибора и взялся Ом. Он сконструировал его на базе крутильных весов Кулона: магнитную стрелку подвесил на проволоке над проводником, расположенным в направлении магнитного меридиана. Чем больший ток протекал по проводнику, тем сильнее отклонялась стрелка. В качестве источника тока Ом использовал элемент Вольта ? медную и цинковую пластины, помещенные в раствор соляной кислоты. Открытие своего закона Ому далось не просто, во-первых, из-за несовершенства имеющихся в его арсенале измерительных приборов и, во-вторых, из-за препятствий, чинимых высокопоставленными чиновниками, курирующих образование Германии.

В 1826 году за публикацию небольшой статьи, в которой выводился ныне всем известный закон, кёльнский школьный учитель Георг Ом был уволен по личному указанию министра просвещения.

Высокопоставленный чиновник придерживался убеждения, что внесение математики в классическую физику ? недопустимая ересь. Всем инспекторам он приказал бдительно следить за чистотой натурфилософии и считать в ней главным именно умозрительный подход к явлениям природы.

Примечательно, что в Германии к министерскому окрику прислушались не только учителя, но и учёные. Георг Ом не был богат и знаменит. Не был он обласкан дружбой и признанием коллег, относившихся к безродному профессору с большим предубеждением практически всю его жизнь. Признание пришло к немецкому ученому из далекой России. Русские ученые Э.Х. Ленц и Б.С. Якоби уже в 1832 году применили закон Ома в работе о количественном исследовании электромагнитной индукции. В Германию закон Ома вернулся более, чем с десятилетним опозданием. Министерство просвещения упорно не пропускало в учебники мысль о том, что познать законы электричества без математики невозможно. Сама работа Ома откровенно высмеивалась за «болезненную фантазию, принижающую математикой достоинства природы».

Обиделся ли учёный на министерство в 1826 году? Отнюдь. Он проработал в немецких школах не один год, преподавал математику и физику, и на собственном опыте убедился, что там царит «беспросветная казёнщина». Согласно его наблюдениям, обскурантизм в школьном преподавании занял место логики на 99 %.

?«Но даже один процент вселяет надежду на продвижение логики вперед, ? говорил он друзьям. ? Что ж, подождем!» Действительно, Ом на несколько лет отошел от научной деятельности, занимался самообразованием, но зато потом, когда наступил просвет, выпустил ряд блестящих трудов по электричеству, акустике, кристаллооптике, в которых широко применялись математические формулы. В 1839 году, через 13 лет после изгнания из школы, Ом стал членом-корреспондентом Берлинской академии наук.

?В 1842 году, через 16 лет после открытия закона, работы Ома были переведены на английский язык и Лондонское Королевское общество избрало его своим членом, наградив ученого золотой медалью. Тем не менее еще долгие годы не прекращались попытки опровергнуть закон Ома. Даже в 1852 году французский физик М. Депре писал, что «закон Ома никак не представляет собой точного выражения фактов». Но большинство ученых всего мира к тому времени уже пользовались в своих работах открытиями Ома.

?Вспоминания о трудностях открытия закона Ома и его приближенный характер, физики предлагают в шутку уточнить его формулировку следующим образом: «Если использовать тщательно отобранные и безупречно подготовленные исходные материалы, то при наличии некоторого навыка из них можно сконструировать электрическую цепь, для которой измерения отношения напряжения к силе тока дают значения, которые после введения соответствующих

поправок, оказываются равными постоянной величине, называемой сопротивлением».

?Почти через три десятилетия после смерти Георг Симон Ом удостоился высшего признания своих научных заслуг: в 1881 году на электротехническом конгрессе в Париже его имя было присвоено единице измерения сопротивления. Это было сделано по предложению русского ученого А.Г. Столетова.

Ом занялся исследованиями электричества. Он начал свои экспериментальные исследования с определения относительных величин проводимости различных проводников. Применив метод, который стал теперь классическим, он подключал последовательно между двумя точками цепи тонкие проводники из различных материалов одинакового диаметра и изменял их длину так, чтобы получалась определенная величина тока. Ом занялся исследованиями электричества. Он начал свои экспериментальные исследования с определения относительных величин проводимости различных проводников. Применив метод, который стал теперь классическим, он подключал последовательно между двумя точками цепи тонкие проводники из различных материалов одинакового диаметра и изменял их длину так, чтобы получалась определенная величина тока.

Проводник — это просто пассивная составная часть электрической цепи. Такое мнение превалировало вплоть до сороковых годов девятнадцатого столетия. Так зачем зря тратить время на его исследование?

Уже в своих первых опытах Ом заметил, что магнитное действие тока при замыкании цепи произвольной проволокой уменьшается со временем...

Это снижение практически не прекращалось с течением времени, и ясно было, что заниматься поиском закона электрических цепей при таком положении дел бессмысленно. Нужно было или использовать другой тип генератора электрической энергии из уже имеющихся, или создавать новый, или разрабатывать схему, в которой изменение ЭДС не сказывалось бы на результатах опыта. Ом пошел по первому пути».

После опубликования первой статьи Ома Поггендорф посоветовал ему отказаться от химических элементов и воспользоваться лучше термопарой медь — висмут, незадолго до этого введенной Зеебеком. Ом прислушался к этому совету и повторил свои опыты, собрав установку с термоэлектрической батареей, во внешнюю цепь которой включались последовательно восемь медных проволок одинакового диаметра, но разной длины. Силу тока он измерял с помощью своего рода крутильных весов, образуемых магнитной стрелкой, подвешенной на металлической нити. Когда ток, параллельный стрелке, отклонял ее, 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.

...Кроме того, Ом установил, что постоянная в не зависит ни от возбуждающей силы, ни от длины включенной проволоки. Этот факт дает основание утверждать, что величина в характеризует неизменяемую часть цепи. А так как сложение в знаменателе полученной формулы возможно только для величин одинаковых наименований, то, следовательно, постоянная в, заключает Ом, должна характеризовать проводимость неизменяемой части цепи.В 1827 году в Берлине он опубликовал свой главный труд «Гальваническая цепь, разработанная математически».

Ом вдохновлялся в своих исследованиях работой «Аналитическая теория тепла» (1822) Жана Батиста Фурье (1768—1830). Ученый понял, что механизм «теплового потока», о котором говорит Фурье, можно уподобить электрическому току в проводнике. И подобно тому, как в теории Фурье тепловой поток между двумя телами или между двумя точками одного и того же тела объясняется разницей температур, точно так же Ом объясняет разницей «электроскопических сил» в двух точках проводника возникновение электрического тока между ними.

Ом вводит понятия и точные определения электродвижущей силы, или «электроскопической силы», по выражению самого ученого, электропроводности и силы тока. Выразив выведенный им закон в дифференциальной форме, приводимой современными авторами, Ом записывает его и в конечных величинах для частных случаев конкретных электрических цепей, из которых особенно важна термоэлектрическая цепь. Исходя из этого, он формулирует известные законы изменения электрического напряжения вдоль цепи.