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가장 중요한 과학적 발견
옴의 법칙. 과학적 발견의 역사와 본질
도체는 단순히 전기 회로의 수동 구성 요소입니다. 이 의견은 XNUMX세기의 XNUMX년대까지 지배적이었습니다. 그렇다면 왜 그것을 연구하는 데 시간을 낭비합니까? 스테파노 마리아니니(1790-1866)는 전도체의 전도도 문제를 다룬 최초의 과학자 중 한 사람입니다. 그는 배터리의 전압을 연구하다가 우연히 발견하게 되었습니다. 스테파노는 볼타 기둥의 요소 수가 증가함에 따라 화살표에 대한 전자기 효과가 눈에 띄게 증가하지 않는다는 것을 알아차렸습니다. 이것은 마리아니니로 하여금 각각의 볼타 요소가 전류의 통과를 방해하는 장애물이라고 즉시 생각하게 만들었습니다. 그는 "활성"과 "비활성" 쌍(즉, 젖은 개스킷으로 분리된 두 개의 구리판으로 구성됨)으로 실험을 수행했으며 현대 독자가 옴의 법칙의 특별한 경우를 인식하는 관계를 경험적으로 발견했습니다. Marianini의 경험에서와 같이 외부 회로는 주의를 기울이지 않습니다. 옴은 그의 작품이 작품에 직접적인 도움이 되지는 않았지만 마리아니니의 장점을 인정했다. 게오르크 사이먼 옴 (1789-1854)는 유전적인 자물쇠 제조공의 가족인 에를랑겐에서 태어났습니다. 소년 양육에서 아버지의 역할은 엄청났으며 아마도 그는 인생에서 성취 한 모든 것을 아버지에게 빚지고 있습니다. 학교를 졸업한 후 George는 시립 체육관에 들어갔습니다. 에를랑겐 체육관은 대학이 감수하고 당시에 해당하는 교육 기관이었습니다. 체육관을 성공적으로 졸업한 게오르크는 1805년 봄에 에를랑겐 대학교 철학부에서 수학, 물리학, 철학을 공부하기 시작했습니다. 1809학기 동안 공부한 후 Ohm은 스위스 마을 Gottstadt에 있는 사립 학교의 수학 교사 자리에 대한 초청을 수락했습니다. 1811년에 게오르크는 자리를 비우고 노이슈타트 시에서 수학을 가르치라는 초대를 수락하라는 요청을 받았습니다. 다른 선택의 여지가 없었고 크리스마스 무렵 그는 새로운 곳으로 이사했습니다. 그러나 대학 졸업의 꿈은 Omagh를 떠나지 않습니다. XNUMX년 그는 에를랑겐으로 돌아왔다. Om의 독학은 매우 유익하여 같은 해에 대학을 졸업하고 논문을 성공적으로 옹호하고 박사 학위를 받을 수 있었습니다. 대학을 졸업한 직후 그는 같은 대학 수학과의 Privatdozent 자리를 제안받았습니다. 가르치는 일은 옴의 욕망과 능력과 상당히 일치했습니다. 그러나 세 학기만 일한 그는 거의 평생을 괴롭혀온 물질적 이유로 더 나은 급여를 받을 수 있는 자리를 찾아야 했습니다. 16년 1812월 1816일 왕실의 결정으로 옴은 밤베르크에 있는 학교의 수학과 물리학 교사로 임명되었습니다. XNUMX년 XNUMX월 밤베르크의 실제 학교는 문을 닫았습니다. 같은 비용으로 지역 예비 학교의 과밀한 교실을 가르치는 수학 교사가 제안되었습니다. 적절한 교수직을 찾을 희망을 모두 잃은 절망적인 박사는 예기치 않게 쾰른 예수회 대학의 수학과 물리학 교사 자리에 제안을 받습니다. 그는 미래의 일터로 즉시 떠납니다. 여기 쾰른에서 그는 XNUMX년 동안 일했습니다. 여기에서 그는 수학자에서 물리학자로 "변형"했습니다. 자유 시간의 존재는 연구 물리학자로 Ohm을 형성하는 데 기여했습니다. 그는 보드 작업실과 악기 가게에서 오랜 시간 동안 앉아 새로운 직업에 열정적으로 자신을 바칩니다. 옴은 전기 연구를 시작했습니다. 그는 다양한 전도체의 전도도의 상대 값을 결정함으로써 실험 연구를 시작했습니다. 이제는 고전이 된 방법을 적용하여 회로의 두 점 사이에 동일한 직경의 다양한 재료의 얇은 도체를 직렬로 연결하고 일정량의 전류가 얻어지도록 길이를 변경했습니다. V.V.로 Koshmanov, "Om은 전기 회로 법칙에 대한 실험적 탐색을 기술한 Barlow와 Becquerel의 작품의 출현에 대해 알고 있었습니다. 그는 또한 이 연구자들이 얻은 결과에 대해서도 알고 있었습니다. Ohm, Barlow, Becquerel 모두 사용했지만 자기 바늘을 기록 장치로 사용하여 회로와 전류 소스를 연결하는 데 특별한 주의를 기울인 결과 원칙적으로 동일한 설계였지만 얻은 결과는 달랐습니다. 무엇보다도 Ohm에 따르면 갈바니 배터리 인 가장 중요한 오류 원인을 제거해야했습니다. 이미 그의 첫 번째 실험에서 옴은 회로가 임의의 와이어로 닫힐 때 전류의 자기 효과가 시간이 지남에 따라 감소한다는 것을 알아차렸습니다. 이 쇠퇴는 실제로 시간이 지남에 따라 멈추지 않았으며이 상황에서 전기 회로의 법칙을 찾는 것이 무의미하다는 것이 분명했습니다. 기존에 사용 가능한 것과 다른 유형의 전기 에너지 생성기를 사용하거나 새로운 생성기를 만들거나 EMF의 변화가 실험 결과에 영향을 미치지 않는 회로를 개발하는 것이 필요했습니다. 옴이 먼저 갔어." 옴의 첫 번째 기사가 출판된 후, Poggendorf는 그에게 화학 원소를 포기하고 직전에 Seebeck이 소개한 구리-비스무트 열전쌍을 더 잘 사용하라고 조언했습니다. 옴은 이 충고에 귀를 기울이고 외부 회로에서 직경은 같지만 길이가 다른 XNUMX개의 구리선이 직렬로 연결된 열전 배터리로 설비를 조립하여 실험을 반복했습니다. 그는 금속 실에 매달린 자성 바늘에 의해 형성된 일종의 비틀림 저울을 사용하여 전류 강도를 측정했습니다. 바늘과 평행한 전류가 바늘을 편향시켰을 때 Om은 바늘이 평소 위치에 올 때까지 매달린 실을 비틀었습니다. 현재 강도는 실이 꼬인 각도에 비례하는 것으로 간주되었습니다. 옴은 XNUMX개의 서로 다른 와이어로 수행한 실험 결과가 방정식으로 표현될 수 있다는 결론에 도달했습니다. а로 나눈 х + в어디에서 х 길이는 다음과 같은 도체의 자기 작용 강도를 의미합니다. х과 а и в - 각각의 여기력과 회로의 나머지 부분의 저항에 따라 달라지는 상수. 실험 조건이 변경되었습니다. 저항과 열전 쌍이 교체되었지만 결과는 여전히 위의 공식으로 요약됩니다. х 현재 강도, а - 기전력 및 в + х - 회로의 총 저항. 옴은 또한 XNUMX개의 황동선으로 실험했는데 결과는 동일했습니다. Koshmanov는 "여기에서 중요한 결론은 도체의 전류 흐름 과정을 특징짓는 물리량과 관련된 옴에 의해 발견된 공식이 구리로 만들어진 도체에만 유효하다는 것입니다. 이 공식을 사용하여 이것에 사용되는 도체의 재료에 관계없이 전기 회로를 계산할 수 있습니다 ... ... 또한, Ohm은 상수 β가 가진력이나 포함된 와이어의 길이에 의존하지 않는다는 것을 발견했습니다. 이 사실은 의 값이 사슬의 변하지 않는 부분을 특징짓는다고 주장할 근거를 제공합니다. 그리고 결과 공식의 분모에 추가는 동일한 이름의 양에 대해서만 가능하기 때문에 상수 in, 결론 옴은 회로의 변하지 않는 부분의 전도도를 특성화해야합니다. 후속 실험에서 Ohm은 도체 온도가 저항에 미치는 영향을 연구했습니다. 그는 조사된 전도체를 화염 속으로 가져와 얼음을 부은 물에 넣고 전도체의 전기 전도도가 온도가 증가함에 따라 감소하고 감소함에 따라 증가하는지 확인했습니다. 그의 유명한 공식을받은 Ohm은이를 사용하여 화살의 편향에 대한 Schweigger 승수의 작용을 연구하고 연결 방법에 따라 셀 배터리의 외부 회로를 통과하는 전류를 연구합니다. 직렬 또는 병행하여. 따라서 그는 배터리의 외부 전류를 결정하는 요인이 무엇인지 설명합니다. 이 문제는 첫 번째 연구원에게는 다소 모호했습니다. 1826년 Journal of Physics and Chemistry에 발표된 Ohm의 유명한 기사 "금속이 접촉 전기를 전도하는 법칙의 정의, 볼타 장치 및 슈바이거 승수 이론 스케치"가 나타납니다. 전기 현상 분야의 실험 연구 결과를 포함하는 기사의 출현은 과학자들에게 깊은 인상을 주지 못했습니다. 그들 중 누구도 옴이 세운 전기 회로 법칙이 미래의 모든 전기 계산의 기초가 될 것이라고 상상조차 할 수 없었습니다. 1827년 베를린에서 그는 주요 저서인 The Galvanic Circuit Designed Mathematically를 출판했습니다. Ohm은 Jean-Baptiste Fourier(1822–1768)의 분석적 열 이론(1830)에서 그의 연구에서 영감을 받았습니다. 과학자는 푸리에가 말하는 "열 흐름"의 메커니즘이 도체의 전류에 비유될 수 있다는 것을 깨달았습니다. 그리고 푸리에 이론에서 두 물체 사이 또는 같은 물체의 두 점 사이의 열 흐름은 온도의 차이로 설명되므로 옴은 도체의 두 지점에서 "전기력"의 차이, 즉 전기의 발생을 설명합니다. 그들 사이의 현재. 옴은 기전력 또는 "전기적 힘"의 개념과 정확한 정의를 과학자 자신의 말로 전기 전도도 및 전류 강도에 대해 소개합니다. 그가 도출한 법칙을 현대 작가들이 부여한 미분 형식으로 표현한 옴은 열전 회로가 특히 중요한 특정 전기 회로의 특수한 경우에 대해서도 이를 유한 값으로 기록합니다. 이를 기반으로 그는 회로를 따라 알려진 전압 변화 법칙을 공식화합니다. 그러나 옴의 이론적 연구 또한 주목받지 못했으며, 옴의 이론적 연구는 그의 실험적 연구를 담고 있는 작업의 운명을 공유했다. 과학계는 여전히 기다리고 있었다. 옴의 작품은 1841년에야 영어로, 1847년에는 이탈리아어로, 1860년에는 프랑스어로 번역되었습니다. 러시아 물리학자들은 외국 과학자들 중에서 옴의 법칙을 처음으로 인정했습니다. 렌츠 그리고 자코비. 그들은 또한 국제적 인지도를 도왔습니다. 러시아 물리학자들의 참여로 5년 1842월 XNUMX일 런던 왕립 학회는 옴에게 금메달을 수여하고 옴을 회원으로 선출했습니다.옴은 이러한 영예를 받은 두 번째 독일 과학자가 되었습니다. 그의 미국인 동료는 독일 과학자의 장점에 대해 매우 감정적으로 말했습니다. J 헨리 "내가 옴의 이론을 처음 읽었을 때, 그것은 나에게 번개처럼 보였고, 갑자기 어둠 속으로 빠진 방을 비추는 것 같았습니다." 뮌헨대학교 물리학 교수 E. Lommel은 1895년 과학자 기념비를 건립할 당시 옴의 연구의 중요성에 대해 정확히 말했습니다. “옴의 발견은 가려져 있던 전기 영역을 밝히는 밝은 횃불이었습니다. 옴은 그의 앞의 어둠 속에서 이해할 수 없는 사실의 꿰뚫을 수 없는 숲을 통과하는 유일한 올바른 길을 보여주었습니다. 최근 수십 년 동안 우리가 놀랍게도 관찰한 전기 공학의 놀라운 발전은 옴의 발견에 기초해서만 달성될 수 있었습니다. 비밀로 하여 동시대인의 손에 넘어갔다. 저자: Samin D.K.
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