Georg Simon Ohm tvorca ohmovho zákona

Georg Simon Ohm tvorca ohmovho zákona
Elektrolab Pridal  Elektrolab
  547 zobrazení
5
 0
História elektroniky

Georg Simon Ohm (* 16. marec 1789, Erlangen, Nemecko – † 6. júl 1854, Mníchov) bol nemecký fyzik a matematik, najznámejší objavom po ňom pomenovaného zákona, ktorý ukazuje závislosť elektrického prúdu od napätia. Skúmal tiež fyzikálnu podstatu sluchu.

Narodil 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 pätnásťročný začal 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 vo švajčiarskom Nidau a potom v Neuchâteli. Až neskôr sa opäť vrátil do rodného Erlangenu, dokončil štúdiá a v roku 1813 získal doktorát. Začas ostal na univerzite ako súkromný docent, ale pre skromné materiálne podmienky musel opäť odísť a prijať 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.

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". 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 okrem iného dokázal, že elektrický odpor je priamo úmerný dĺžke vodiča a nepriamo úmerný jeho priečnemu prierezu a mernej vodivosti.

V jednoduchom obvode je vyvolávajúcou príčinou javov napätie zdroja. Veľkosť prúdu závisí nielen od napätia zdroja, ale aj od odporu obvodu. Ohm pokusom dokázal, že prúd rastie s napätím, ak odpor obvodu zostane konštantný. Ak je napätie zdroja stále a odpor v obvode sa zmenšuje, začne prúd stúpať. Ak by sme odpor obvodu znížili takmer na nulovú hodnotu, prúd narastie (podľa vlastností zdroja) na veľkú hodnotu. Takýto stav obvodu potom označujeme ako "krátke spojenie" alebo presnejšie "chod na krátko".

Ohmov zákon môžeme teda formulovať takto: Ak preteká lineárnym pasívnym prvkom – rezistorom R prúd I, vznikne na jeho svorkách napätie úmerné prúdu. Konštantou úmernosti je odpor R

Elektrický prúd pretekajúci vodičom je priamo úmerný rozdielu elektrických potenciálov na koncoch vodiča a nepriamo úmerný elektrickému odporu medzi koncami vodiča.

"Elektrický prúd pretekajúci v uzavretom elektrickom obvode je priamo úmerný napätiu zdroja a nepriamo úmerný elektrickému odporu obvodu."

V matematickom zápise

kde I je prúd, U je napätie a R je odpor.

Ďalej sa dá tento vzorec rozviesť ako:

Zákon platí pre obvody zložené z lineárnych prvkov, ktorými preteká jednosmerný prúd a za ideálnych podmienok - konštantná teplota, konštantný odpor, ideálne prívodné vodiče.

Ohmov zákon je možné napísať aj v tzv. diferenciálnom tvare. Tento vyjadruje vzťah elektrického poľa a elektrického prúdu, čo je pôvodný tvar Ohmovho zákona. Ohmov zákon je vlastne súčet prúdov do uzla vtekajúcich.

kde j je hustota elektrického prúdu, o je merná elektrická vodivosť a E je intenzita elektrického poľa. Ohmov zákon neplatí pre polovodiče a iné nelineárne prvky.

Ohmov zákon pre uzavretý obvod

Prúd v uzavretom obvode sa rovná podielu elektromotorického napätia zdroja a súčtu odporov vonkajšej a vnútornej časti obvodu."

Tento tvar zákona vychádza zo skutočnosti, že napätie zaťaženého zdroja je nižšie, než napätie zdroja nezaťaženého, teda takého, z ktorého neodoberáme žiadny prúd. Je to spôsobené tým, že ľubovoľný uzavretý elektrický obvod sa skladá z vonkajšej a vnútornej časti obvodu. Vonkajšiu časť obvodu tvoria rezistory, vodiče, spotrebiče a pod. pripojené na svorky zdroja, ktorým priraďujeme celkový odpor R - vonkajší odpor obvodu. Vodivý priestor medzi pólmi vnútri zdroja tvorí vnútornú časť obvodu, tejto časti priradíme vnútorný odpor zdroja Ri.

Pre elektrické napätie vonkajšej časti obvodu platí vzťah:

U = Ue - Ri

kde Ue je elektromotorické napätie (napätie nezaťaženého zdroja), Ri je vnútorný odpor zdroja a I je prúd prechádzajúci obvodom.

Z toho vyplýva, že ak meriame napätie voltmetrom, ktorého odpor Rv >> Ri a nemáme práve v obvode zapojené žiadne ďalšie prvky, môžeme nameranú hodnotu elektrického napätia považovať za elektromotorické napätie zdroja.

Keď spojíme svorky zdroja vodičom s nízkym odporom, nastane skrat, kedy vonkajší odpor je takmer nulový R << Ri, U ≈ 0 V a prúd v obvode dosiahne hodnotu Odberom takéhoto prúdu sa poškodzuje zdroj. Môže dôjsť k jeho prehriatiu a explózii.



Páčil sa Vám článok? Pridajte k nemu hodnotenie, alebo podporte jeho autora.
 

     

Komentáre k článku

Zatiaľ nebol pridaný žiadny komentár k článku. Pridáte prvý? Berte prosím na vedomie, že za obsah komentárov je zodpovedný užívateľ, nie prevádzkovateľ týchto stránok.
Pre komentovanie sa musíte prihlásiť.

Vyhľadajte niečo na našom blogu

Webwiki ButtonSeo servis