Ik wil alles weten

Georg Ohm

Pin
Send
Share
Send


Georg Simon Ohm was een Duitse natuurkundige die de fundamentele relaties tussen elektrische stroom, spanning en weerstand verduidelijkte. Deze relatie, bekend als De wet van Ohm, vertegenwoordigt het ware begin van de analyse van elektrische circuits.

Ohm biedt een goed voorbeeld van de werking van de wetenschap door zijn experimenteel onderzoek naar elektrische circuits, zijn overdracht van concepten van het ene gebied van de fysica (de studie van warmte) naar een ander gebied (de studie van elektriciteit), en zijn gebruik van wiskunde om te kwantificeren de relatie tussen de afzonderlijk geïdentificeerde eigenschappen van stroom, spanning en weerstand. Zijn integratie van de drie eigenschappen in een enkele formule, die bekend werd als de wet van Ohm, diende als een enorme opstap voor alle daaropvolgende ontwikkelingen met betrekking tot elektrische circuits, variërend van elektrisch licht tot radio's en computers.

Biografie

Vroege jaren

Ohm werd geboren op 16 maart 1789 uit Johann Wolfgang Ohm, een slotenmaker en Maria Elizabeth Beck, de dochter van een kleermaker in Erlangen, Beieren. Hoewel zijn ouders niet formeel waren opgeleid, was de vader van Ohm een ​​gerespecteerde man die zichzelf tot een hoog niveau had opgevoed en zijn zonen een uitstekende opleiding had gegeven door zijn eigen leer. Sommige broers en zussen van Ohm stierven in hun jeugd en slechts drie, waaronder Georg Simon, overleefden. De andere twee overlevenden waren zijn jongere broer Martin (die later een bekende wiskundige werd) en zijn zus Elizabeth Barbara. Zijn moeder stierf toen hij tien was.

De vader van de jongens onderwees hen vanaf hun vroege jeugd en bracht hen naar een hoge standaard in wiskunde, natuurkunde, scheikunde en filosofie, zelfs terwijl hij hoopte dat ze als slotenmaker in zijn voetsporen zouden treden. Georg Simon bezocht Erlangen Gymnasium van 11 tot 15 jaar waar hij weinig ontving op het gebied van wetenschappelijke training, wat sterk contrasteerde met de geïnspireerde instructie die beide jongens van hun vader hadden gekregen. De vooruitgang van de Ohm-broers in wetenschap en wiskunde zorgde ervoor dat ze een gelijkenis vertoonden met de wetenschappelijk volleerde Bernoulli-familie, zoals opgemerkt door de professor aan de Universiteit van Erlangen, Karl von Langsdorf. Het enthousiasme van Langsdorf inspireerde de vader van Ohm om af te zien van zijn verlangen om de jongens zijn beroep te laten uitoefenen.

Leven op de universiteit

In 1805, op 15-jarige leeftijd, ging Ohm naar de Universiteit van Erlangen. In plaats van zich op zijn studie te concentreren, besteedde hij veel tijd aan dansen, schaatsen en biljarten. De vader van Ohm, boos omdat zijn zoon de educatieve kans verspilde, stuurde Ohm naar Zwitserland, waar hij in september 1806 een functie begon als wiskundeleraar op een school in het Instituut van Gottstadt bij Nydau, in het kanton Bern.

Karl Christian von Langsdorf verliet begin 1809 de universiteit van Erlangen om een ​​functie aan de universiteit van Heidelberg te bekleden, en Ohm had graag met hem meegegaan om zijn wiskundige studies te hervatten. Langsdorf adviseerde Ohm echter zelf verder te gaan met zijn studie wiskunde en adviseerde Ohm om het werk van Leonhard Euler, Pierre-Simon Laplace en Sylvestre François Lacroix te lezen. Met tegenzin nam Ohm dit advies aan, maar hij verliet zijn onderwijspost in Gottstadt in maart 1809 om privéleraar te worden in Neuchâtel. Twee jaar lang vervulde hij zijn taken als tutor, terwijl hij het advies van Langsdorf opvolgde en zijn privé-studie wiskunde voortzette. In april 1811 keerde hij terug naar de universiteit van Erlangen.

Onderwijscarrière

Zijn privé-studies hadden hem goed van pas gekomen, want hij behaalde op 25 oktober 1811 een doctoraat in Erlangen en trad onmiddellijk toe tot de staf als een Privaatdocent. Na drie semesters gaf Ohm zijn universitaire functie op. In 1813 bood de Beierse regering hem een ​​functie aan als docent wiskunde en natuurkunde met een relatief slechte kwaliteit Realschule van Bamberg. Omdat hij ongelukkig was met zijn werk, wijdde hij zijn vrije tijd aan het schrijven van een elementair boek over geometrie als een manier om zijn ware vermogen te bewijzen. De school werd vervolgens gesloten in februari 1816.

Ohm stuurde zijn manuscript over geometrie naar koning Wilhelm III van Pruisen na voltooiing. Het werk moet indruk op de koning hebben gemaakt, omdat Ohm vervolgens op 11 september 1817 een functie in een jezuïetenkliniek in Keulen werd aangeboden. Dankzij de reputatie van de school voor wetenschappelijk onderwijs was Ohm verplicht om zowel natuurkunde als wiskunde te onderwijzen. Gelukkig was het natuurkundelab goed uitgerust, dus wijdde Ohm zich aan experimenten in de natuurkunde. Als zoon van een slotenmaker, had Ohm enige praktische ervaring met mechanische apparatuur. Hier ontwikkelde hij zijn theorie over de relatie tussen elektromotorische kracht, weerstand en elektrische stroom.

Nadat hij in 1826 verlof had gekregen van het gymnasium in Keulen, regelde Ohm de publicatie van zijn theorieën in Berlijn. Dit werk verscheen in zijn meest complete vorm in 1927 als een boek getiteld "The Galvanic Circuit Mathematically Treated". Daarin paste hij naar analogie dezelfde behandeling toe op de stroom van elektriciteit als Joseph Fourier had in zijn baanbrekende studie van warmtestroom. Ohm's werk werd verkeerd begrepen en werd slecht ontvangen, en Ohm gaf zijn positie in het gymnasium op en werd praktisch werkloos totdat hij in 1833 een hoogleraarschap kreeg aan de Polytechnische School van Neurenberg. Tijdens de tussenliggende jaren had Ohm geen toegang tot een laboratorium, en zijn onderzoeken kwamen vrijwel tot stilstand.

Geleidelijk echter, kreeg zijn uitleg over het voltaïsche circuit bekeerlingen, en zijn werk won uiteindelijk de bewondering van de meest illustere wetenschappers van die tijd. In 1841 ontving hij de Copley Medal van de Royal Society of London. In de aankondiging van de prijs prees de maatschappij het werk van Ohm.

Het licht dat deze onderzoeken hebben geworpen op de theorie van de huidige elektriciteit is zeer aanzienlijk ... Als de werken van Ohm eerder bekend waren geweest en hun waarde was erkend, zou de industrie van experimentele onderzoekers beter zijn beloond.

Ohm werd in 1842 tot buitenlands lid van de Royal Society gekozen. Hij bleef lesgeven en wijdde de rest van zijn carrière aan de ontwikkeling van een moleculaire theorie van elektriciteit. Hij publiceerde een deel van de resultaten van zijn werk in 1849 onder de titel, Bijdragen aan moleculaire fysica, waarin hij een uiteenzetting van geometrie gebruikte met behulp van een systeem van schuin-hoekige coördinaten.

In 1849 vervulde hij de functie van conservator van de Physical Collection in München. Dit liet hem weinig tijd over voor onderzoek, hoewel hij erin slaagde een memoires te publiceren over interferentie in uniaxale kristallen.

In 1852 nam hij opnieuw een onderwijspost aan, dit keer op de middelbare school in München. Deze leerpost inspireerde hem om een ​​natuurkundeboek te schrijven, dat in 1854 werd gepubliceerd. Zijn gezondheid was echter niet sterk genoeg om zijn inspanningen te ondersteunen, en na een korte periode van afnemende gezondheid, leed hij aan een apoplectische aanval en stierf aan 7 juli 1854.

De ontdekking van de wet van Ohm

In zijn eerste artikel gepubliceerd in 1825, onderzoekt Ohm de afname van de elektromagnetische kracht die wordt geproduceerd door een draad naarmate de lengte van de draad groter werd. Het artikel leidde wiskundige relaties af puur op basis van het experimentele bewijs dat Ohm had getabelleerd.

In twee belangrijke artikelen in 1826 gaf Ohm een ​​wiskundige beschrijving van geleiding in elektrische circuits, gemodelleerd naar Joseph Fouriers studie van warmtegeleiding. Deze artikelen vervolgen Ohm's aftrek van resultaten uit experimenteel bewijs en, vooral in het tweede, was hij in staat om wetten voor te stellen die de resultaten van anderen die aan galvanische elektriciteit werkten ver hebben verklaard. De tweede paper is zeker de eerste stap in een uitgebreide theorie die Ohm kon geven in zijn beroemde boek dat het jaar daarop werd gepubliceerd.

Wat nu de wet van Ohm wordt genoemd, verscheen in het beroemde boek Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet ("The Galvanic Circuit Mathematically Investigated," 1827) waarin hij zijn volledige theorie over elektriciteit gaf. Het boek begint met de wiskundige achtergrond die nodig is om de rest van het werk te begrijpen. Hoewel zijn werk later de theorie en toepassingen van huidige elektriciteit sterk beïnvloedde, werd het destijds koud ontvangen. Het is interessant dat Ohm zijn theorie presenteert als een theorie van aaneengesloten actie, een theorie die zich verzette tegen het concept van actie op afstand. Ohm geloofde dat de communicatie van elektriciteit plaatsvond tussen "aaneengesloten deeltjes", de term die Ohm zelf gebruikt.

De wet van Ohm

Een elektrische batterij produceert een vaste hoeveelheid elektromotorische kracht of spanning in een circuit. De elektrische stroom (hoeveelheid elektrische lading die in een tijdseenheid voorbij een bepaald punt in het circuit gaat) wordt dan alleen weerstaan ​​door de draden en andere delen van het circuit die de polen van de batterij verbinden. De stroom hangt dan alleen af ​​van de weerstand van de verbindingsdraad.

In wiskundige termen wordt dit geschreven als:

waar ik is de stroom, V is het potentiële verschil, en R is een constante die de weerstand wordt genoemd. Het potentiaalverschil wordt ook wel de spanningsval genoemd en wordt soms aangeduid met E of U in plaats van V. Deze wet is meestal geldig voor een groot bereik van stroom- en spanningswaarden, maar deze valt uiteen als omstandigheden (zoals temperatuur) te sterk worden gewijzigd.

In het geval dat het circuit wordt verbroken, is de weerstand oneindig en daalt de stroom naar nul, zoals de bovenstaande formule laat zien. In het geval dat een perfecte geleider de polen van een batterij verbindt en geen weerstand biedt, lijkt deze formule een oneindige stroom op te leveren, maar de batterij zelf heeft een interne weerstand die dit voorkomt.

De spanning kan worden gezien als de druk die de stroom door de draad duwt. Natuurlijk zal op plaatsen waar de weerstand groter is, een grotere druk nodig zijn om de stroom op alle punten in de geleidingsdraad constant te houden. Daarom moet over een stuk draad met een grotere weerstand de spanningsval groter zijn dan voor een draad met minder weerstand. De totale spanning die door de batterij wordt geleverd, wordt verdeeld volgens de variërende weerstanden in elk segment van het verbindingscircuit, om de stroom op alle punten door de geleidingsdraad gelijk te houden.

De stroomeenheid is de ampère; die van potentiaalverschil is de volt; en die van weerstand is de ohm, gelijk aan één volt per ampère. Georg Ohm presenteerde een iets complexere vergelijking dan de bovenstaande, om zijn experimentele resultaten te verklaren. De bovenstaande vergelijking kon niet bestaan ​​totdat de ohm, een eenheid van weerstand, werd gedefinieerd (1861, 1864).

Studie en publicaties

Zijn geschriften waren talrijk. Het belangrijkste was zijn pamflet dat in 1827 in Berlijn werd gepubliceerd, met de titel Die galvanische Kette mathematisch bearbeitet. Dit werk, waarvan de kiem in de twee voorafgaande jaren in de tijdschriften van Schweigger en Poggendorff was verschenen, heeft een belangrijke invloed uitgeoefend op de ontwikkeling van de theorie en de toepassingen van elektrische stroom. De naam van Ohm is opgenomen in de terminologie van de elektrische wetenschappen in de wet van Ohm (die hij voor het eerst publiceerde in Die galvanische Kette...), de evenredigheid van stroom en spanning in een weerstand, en aangenomen als de SI-weerstandseenheid, de ohm (symbool Ω).

Werken

  • Grundlinien zu einer zweckmäßigen Behandlung der Geometrie als höheren Bildungsmittels an vorbereitenden Lehranstalten / entworfen (Richtlijnen voor een gepaste behandeling van geometrie in het hoger onderwijs bij voorbereidende instituten / notities). Erlangen: Palm und Enke, 1817. Online beschikbaar (PDF, 11,2 MB). Ontvangen 2 augustus 2007.
  • Die galvanische Kette: mathematisch bearbeitet (Het galvanische circuit onderzocht wiskundig). Berlijn: Riemann, 1827. Online beschikbaar (PDF, 4,7 MB). Ontvangen 2 augustus 2007.
  • Elemente der analytischen Geometrie im Raume am schiefwinkligen Coordinatensysteme (Elementen van analytische geometrie met betrekking tot het scheve coördinatensysteem). Nürnberg: Schrag, 1849. Online beschikbaar (PDF, 81 MB). Ontvangen 2 augustus 2007.
  • Grundzüge der Physik als Compendium zu seinen Vorlesungen (Fundamentals of physics: compendium van hoorcolleges). Nürnberg: Schrag, 1854. Online beschikbaar (PDF, 38 MB). Ontvangen 2 augustus 2007.
  • Bibliografie en PDF-bestanden van alle artikelen en boeken van Ohm

Zie ook

Referenties

  • Asimov, Isaac. 1982. Asimov's biografische encyclopedie van wetenschap en technologie, 2e ed. New York: Doubleday. ISBN 0385177712
  • Blackwell, F. C. Electric Science; De geschiedenis, fenomenen en toepassingen. Londen: Ingram, Cooke and Co. p. 101.
  • Gillispie, Charles Coulston. 1975. Woordenboek van wetenschappelijke biografie. New York: Scribner. ISBN 0684101211.
  • Porter, Roy en Marilyn Ogilvie (eds.). 2000. Het biografische woordenboek van wetenschappers, 3e ed. New York: Oxford University Press. ISBN 0195216636
  • Abstracts of the Papers Printed in the Philosphical Transactions of the Royal Society of London van 1837 tot en met 1843. Londen: Richard en John E. Taylor, 1843.
  • Proceedings van de Royal Society of London. Londen: Francis and Taylor, 1856. p. 598.
  • Dit artikel bevat tekst uit de Encyclopædia Britannica Eleventh Edition, een publicatie nu in het publieke domein.

Externe links

Alle links opgehaald 26 mei 2017.

  • John J. O'Connor en Edmund F. Robertson. Georg Ohm bij het MacTutor-archief

Bekijk de video: Electrical Resistance - Georg Ohm (Augustus 2021).

Pin
Send
Share
Send