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DÉCOUVERTES SCIENTIFIQUES LES PLUS IMPORTANTES
La loi d'Ohm. Histoire et essence de la découverte scientifique
Annuaire / Les découvertes scientifiques les plus importantes Un conducteur est simplement un composant passif d'un circuit électrique. Cette opinion a prévalu jusque dans les années quarante du XIXe siècle. Alors pourquoi perdre du temps à le rechercher ? Stefano Marianini (1790–1866) fut l'un des premiers scientifiques à aborder la question de la conductivité des conducteurs. Il est venu à sa découverte par accident, en étudiant la tension des batteries. Stefano a remarqué qu'avec une augmentation du nombre d'éléments de la colonne voltaïque, l'effet électromagnétique sur la flèche n'augmente pas sensiblement. Cela fit immédiatement penser à Marianini que chaque élément voltaïque était un obstacle au passage du courant. Il a mené des expériences avec des paires de "actifs" et "inactifs" (c'est-à-dire constitués de deux plaques de cuivre séparées par un joint humide) et a trouvé empiriquement une relation dans laquelle le lecteur moderne reconnaît un cas particulier de la loi d'Ohm, lorsque la résistance du le circuit externe n'est pas pris en compte, comme c'était le cas dans l'expérience de Marianini. Om a reconnu les mérites de Marianini, bien que ses travaux ne soient pas devenus une aide directe dans le travail. Georg Simon Ohm (1789-1854) est né à Erlangen, dans la famille d'un serrurier héréditaire. Le rôle du père dans l'éducation du garçon était énorme et, peut-être, il doit tout ce qu'il a accompli dans la vie à son père. Après avoir quitté l'école, George est entré au gymnase de la ville. Le gymnase d'Erlangen était supervisé par l'université et était un établissement d'enseignement correspondant à cette époque. Diplômé avec succès du gymnase, au printemps 1805, Georg commença à étudier les mathématiques, la physique et la philosophie à la faculté de philosophie de l'université d'Erlangen. Après avoir étudié pendant trois semestres, Ohm a accepté une invitation à occuper un poste de professeur de mathématiques dans une école privée de la ville suisse de Gottstadt. En 1809, George a été invité à quitter son poste et à accepter une invitation au poste de professeur de mathématiques dans la ville de Neustadt. Il n'y avait pas d'autre choix, et à Noël, il a déménagé dans un nouvel endroit. Mais le rêve d'obtenir un diplôme universitaire ne quitte pas Omagh. En 1811, il retourna à Erlangen. L'auto-apprentissage d'Om a été si fructueux qu'il a pu obtenir son diplôme universitaire la même année, défendre avec succès sa thèse et obtenir un doctorat. Immédiatement après avoir obtenu son diplôme universitaire, il s'est vu offrir le poste de Privatdozent du Département de mathématiques de la même université. Le travail d'enseignement était tout à fait conforme aux désirs et aux capacités d'Ohm. Mais, n'ayant travaillé que trois semestres, pour des raisons matérielles qui l'avaient hanté presque toute sa vie, il a été contraint de chercher un poste mieux rémunéré. Par décision royale du 16 décembre 1812, Ohm est nommé professeur de mathématiques et de physique à l'école de Bamberg. En février 1816, la véritable école de Bamberg fut fermée. Un professeur de mathématiques s'est vu proposer d'enseigner dans des classes surpeuplées d'une école préparatoire locale pour le même tarif. Ayant perdu tout espoir de trouver un emploi d'enseignant convenable, le docteur désespéré reçoit de manière inattendue une offre pour prendre la place d'un professeur de mathématiques et de physique au Collège jésuite de Cologne. Il part immédiatement pour le lieu du futur travail. Ici, à Cologne, il a travaillé pendant neuf ans. C'est ici qu'il s'est "transformé" de mathématicien en physicien. La présence de temps libre a contribué à la formation d'Ohm en tant que physicien de recherche. Il se donne avec enthousiasme à un nouveau travail, assis de longues heures dans l'atelier de la planche et dans le magasin d'instruments. Ohm a entrepris l'étude de l'électricité. Il a commencé ses études expérimentales en déterminant les valeurs relatives de la conductivité de divers conducteurs. Appliquant une méthode devenue aujourd'hui classique, il connectait en série entre deux points du circuit des conducteurs minces de divers matériaux de même diamètre et modifiait leur longueur de manière à obtenir une certaine quantité de courant. Comme V.V. Koshmanov, "Om était au courant de l'apparition des travaux de Barlow et Becquerel, qui décrivaient la recherche expérimentale de la loi des circuits électriques. Il était également au courant des résultats auxquels ces chercheurs sont parvenus. Bien qu'Ohm, Barlow et Becquerel aient utilisé une aiguille magnétique en tant que dispositif d'enregistrement , observé un soin particulier dans la connexion du circuit et la source de courant électrique était en principe la même conception, mais les résultats qu'ils ont obtenus étaient différents. La vérité a obstinément échappé aux chercheurs. Il fallait tout d'abord éliminer la source d'erreurs la plus importante qui, selon Ohm, était la pile galvanique. Dès ses premières expériences, Ohm avait remarqué que l'effet magnétique du courant lors de la fermeture d'un circuit avec un fil arbitraire diminuait avec le temps... Cette décroissance ne s'est pratiquement pas arrêtée avec le temps, et il était clair qu'il était inutile de rechercher la loi des circuits électriques dans cet état de fait. Il fallait soit utiliser un type de générateur d'énergie électrique différent de ceux déjà disponibles, soit en créer un nouveau, soit développer un circuit dans lequel une modification de la FEM n'affecterait pas les résultats de l'expérience. Om a pris le premier chemin." Après la publication du premier article d'Ohm, Poggendorff lui a conseillé d'abandonner les éléments chimiques et d'utiliser un meilleur thermocouple cuivre-bismuth, récemment introduit par Seebeck. Ohm écouta ce conseil et réitéra ses expériences en assemblant une installation avec une batterie thermoélectrique, dans le circuit externe de laquelle huit fils de cuivre de même diamètre mais de longueurs différentes étaient connectés en série. Il mesura l'intensité du courant à l'aide d'une sorte de balance de torsion formée par une aiguille magnétique suspendue à un fil métallique. Lorsque le courant parallèle à la flèche la déviait, Ohm tordait le fil sur lequel elle était suspendue jusqu'à ce que la flèche soit dans sa position habituelle ; L'intensité du courant était considérée comme proportionnelle à l'angle auquel le fil était tordu. Ohm est arrivé à la conclusion que les résultats d'expériences réalisées avec huit fils différents pouvaient être exprimés par l'équation - le quotient de аdivisé par х + вOù х désigne l'intensité de l'action magnétique du conducteur, dont la longueur est égale à хEt а и в - des constantes dépendant respectivement de la force excitatrice et de la résistance des parties restantes du circuit. Les conditions de l'expérience ont changé: les résistances et les paires thermoélectriques ont été remplacées, mais les résultats se résumaient toujours à la formule ci-dessus, qui entre très facilement dans celle que nous connaissons si nous remplaçons х puissance actuelle, а - force électromotrice et в + х - la résistance totale du circuit. Om mène des expériences avec quatre fils de laiton – le résultat est le même. "Il en découle une conclusion importante", écrit Koshmanov, "que la formule trouvée par Ohm, reliant les grandeurs physiques caractérisant le processus de circulation du courant dans un conducteur, n'est pas seulement valable pour les conducteurs en cuivre. En utilisant cette formule, vous pouvez calculer les circuits électriques quel que soit le matériau des conducteurs utilisés dans ce cas... ... De plus, Ohm a découvert que la constante β ne dépend ni de la force d'excitation ni de la longueur du fil inclus. Ce fait permet d'affirmer que la valeur de caractérise la partie immuable de la chaîne. Et puisque l'addition au dénominateur de la formule résultante n'est possible que pour des quantités du même nom, alors, par conséquent, la constante en, conclut Ohm, devrait caractériser la conductivité de la partie immuable du circuit. Dans des expériences ultérieures, Ohm a étudié l'effet de la température du conducteur sur sa résistance. Il a amené les conducteurs étudiés dans la flamme, les a placés dans de l'eau avec de la glace pilée et s'est assuré que la conductivité électrique des conducteurs diminue avec l'augmentation de la température et augmente avec la diminution. Ayant reçu sa célèbre formule, Ohm l'utilise pour étudier l'effet du multiplicateur de Schweiger sur la déviation de l'aiguille et pour étudier le courant qui passe dans le circuit externe d'une batterie de cellules, selon la façon dont elles sont connectées - en série ou en parallèle. Il explique ainsi ce qui détermine le courant externe d’une batterie, une question assez obscure pour les premiers chercheurs. Le célèbre article d'Ohm "La définition de la loi selon laquelle les métaux conduisent l'électricité de contact, accompagné d'une esquisse de la théorie de l'appareil voltaïque et du multiplicateur de Schweigger", publié en 1826 dans le Journal of Physics and Chemistry, paraît. L'apparition d'un article contenant les résultats de recherches expérimentales dans le domaine des phénomènes électriques n'a pas impressionné les scientifiques. Aucun d'entre eux ne pourrait même imaginer que la loi des circuits électriques établie par Ohm est la base de tous les calculs électriques du futur. En 1827, à Berlin, il publie son ouvrage principal, The Galvanic Circuit Designed Mathematically. Ohm s'est inspiré dans ses recherches de la théorie analytique de la chaleur (1822) de Jean-Baptiste Fourier (1768–1830). Le scientifique s'est rendu compte que le mécanisme du "flux de chaleur", dont parle Fourier, peut être assimilé à un courant électrique dans un conducteur. Et de même que dans la théorie de Fourier le flux de chaleur entre deux corps ou entre deux points d'un même corps s'explique par la différence de température, de même Ohm explique la différence de "forces électroscopiques" en deux points du conducteur, l'apparition d'un courant électrique courant entre eux. Ohm introduit les concepts et les définitions précises de la force électromotrice, ou "force électroscopique", selon les mots du scientifique lui-même, la conductivité électrique et l'intensité du courant. Après avoir exprimé la loi qu'il a dérivée sous la forme différentielle donnée par les auteurs modernes, Ohm l'écrit également en valeurs finies pour des cas particuliers de circuits électriques spécifiques, dont le circuit thermoélectrique est particulièrement important. Sur cette base, il formule les lois connues de variation de la tension électrique le long du circuit. Mais les recherches théoriques d'Ohm sont également passées inaperçues : les travaux théoriques d'Ohm ont partagé le sort de l'ouvrage contenant ses recherches expérimentales. Le monde scientifique attendait toujours. Ce n'est qu'en 1841 que l'œuvre d'Ohm fut traduite en anglais, en 1847 en italien et en 1860 en français. Les physiciens russes ont été les premiers à reconnaître la loi d'Ohm parmi les scientifiques étrangers. Lenz et Jacobi. Ils ont aussi contribué à sa reconnaissance internationale. Avec la participation de physiciens russes, le 5 mai 1842, la Royal Society de Londres décerne à Ohm une médaille d'or et l'élit comme membre. Ohm devient le deuxième scientifique allemand à recevoir un tel honneur. Son collègue américain a parlé avec beaucoup d'émotion des mérites du scientifique allemand J Henri "Quand j'ai lu la théorie d'Ohm pour la première fois", écrit-il, "cela m'a semblé comme un éclair éclairant soudainement une pièce plongée dans l'obscurité". Le professeur de physique à l'Université de Munich, E. Lommel, a parlé avec précision de l'importance des recherches d'Ohm lors de l'ouverture d'un monument au scientifique en 1895. «La découverte d'Ohm était une torche lumineuse qui illuminait la zone d'électricité qui avait été enveloppée dans l'obscurité devant lui. Ohm a montré le seul chemin correct à travers la forêt impénétrable de faits incompréhensibles. Les progrès remarquables dans le développement de l'électrotechnique, que nous avons observés avec étonnement au cours des dernières décennies, n'ont pu être réalisés que sur la base de la découverte d'Ohm. secret et le passa entre les mains de ses contemporains. Auteur : Samin D.K.
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