Физика
Георг Симон Ом
Биография Великого физика
Гениальный экспериментатор, подарившего науке множество удивительных открытий, благодаря его опытам с электрическим током человечество получило массу полезных изобретений, используемых повсеместно вот уже не первую сотню лет.
Ученый родился 16 марта 1789 года в немецком городе Эрланген, входившем в те годы в состав Священной Римской империи. полное имя физика звучит как Георг Симон Ом.
Мальчик рос в протестантской семье слесаря Иоганна Вольфганга и его супруги Элизабет Марии, дочери портного, у Георга было семеро братьев и сестер, которые рано остались без матери и воспитывались отцом.
Ом-старший как мог, старался компенсировать детям отсутствие материнской ласки, он покупал им книги, которые позволить себе в те времена могла далеко не каждая семья, образование своим наследникам Иоганн дал самостоятельно, обучая их базовым наукам на дому.
Родитель привил будущему ученому стремление к науке, хотя мальчик ходил в самую скромную школу, где единственный педагог преподавал лишь греческий язык и латынь, тяга к знаниям у Георга с каждым годом только усиливалась.
Мальчик рос в протестантской семье слесаря Иоганна Вольфганга и его супруги Элизабет Марии, дочери портного, у Георга было семеро братьев и сестер, которые рано остались без матери и воспитывались отцом.
Ом-старший как мог, старался компенсировать детям отсутствие материнской ласки, он покупал им книги, которые позволить себе в те времена могла далеко не каждая семья, образование своим наследникам Иоганн дал самостоятельно, обучая их базовым наукам на дому.
Родитель привил будущему ученому стремление к науке, хотя мальчик ходил в самую скромную школу, где единственный педагог преподавал лишь греческий язык и латынь, тяга к знаниям у Георга с каждым годом только усиливалась.
Школьные годы
В 1798 году юноша поступил в городскую гимназию, здесь Ом заскучал – все, чему его обучали на протяжении четырех лет, он итак знал благодаря отцу, Иоганн Вольфганг продолжал обучать детей дома, проводя занятия сам или приглашая приятелей, сведущих в других областях науки.
В университет вундеркинд поступил в 1805 году. пройдя отличную подготовку дома, в вузе будущий ученый учился легко и без особых усилий, тогда еще Ом не был так сильно увлечен физикой, поэтому много времени посвящал занятиям спортом, Георг показывал определенные успехи в игре на бильярде, также хорошо проявлял себя в конькобежном спорте.
Спорт настолько увлек парня, что он совсем забросил точные науки, что вызвало недовольство отца, Иоганн Вольфганг решил во что бы то ни стало вернуть сына на стезю физики и математики, считая, что именно они принесут ему успех.
На этой почве между родными людьми даже развился конфликт, который продолжался несколько лет, молодой человек даже оставил учебу и устроился на работу преподавателем.
В университет вундеркинд поступил в 1805 году. пройдя отличную подготовку дома, в вузе будущий ученый учился легко и без особых усилий, тогда еще Ом не был так сильно увлечен физикой, поэтому много времени посвящал занятиям спортом, Георг показывал определенные успехи в игре на бильярде, также хорошо проявлял себя в конькобежном спорте.
Спорт настолько увлек парня, что он совсем забросил точные науки, что вызвало недовольство отца, Иоганн Вольфганг решил во что бы то ни стало вернуть сына на стезю физики и математики, считая, что именно они принесут ему успех.
На этой почве между родными людьми даже развился конфликт, который продолжался несколько лет, молодой человек даже оставил учебу и устроился на работу преподавателем.
Научная работа
Ом одним из первых ученых начал экспериментировать с электрическим током, в годы работы преподавателем он приобрел электрохимическую батарею, созданную Алессандро Вольтой.
При помощи этого прибора, усовершенствованного собственными руками, молодой физик изучал возможности электричества.
Первая научная статья Ома вышла в 1825 году, в ней автор утверждал, что электромагнитная сила напрямую зависит от длины проводника, эти выводы Георг сделал после многочисленных экспериментов в своей кустарной лаборатории.
Спустя два года ученый опубликовал работу, в которой разъяснял действие гальванической цепи с помощью математических доводов.
При помощи этого прибора, усовершенствованного собственными руками, молодой физик изучал возможности электричества.
Первая научная статья Ома вышла в 1825 году, в ней автор утверждал, что электромагнитная сила напрямую зависит от длины проводника, эти выводы Георг сделал после многочисленных экспериментов в своей кустарной лаборатории.
Спустя два года ученый опубликовал работу, в которой разъяснял действие гальванической цепи с помощью математических доводов.
Закон Ома
Закон Ома — закон электротехники, который открыл в 1826 году выдающийся немецкий ученый Георг Симон Ом.
Главная особенность закона Ома заключается в том, что он показывает электричество, как воду, текущую по трубе, физику удалось выявить простую, но очень важную для повседневной жизни закономерность, данный закон раскрывает связь между тремя важнейшими величинами: силой тока, напряжением и сопротивлением.
Где:
Лучше всего для этого привести аналогию с водопроводными трубами.
Закон носит эмпирический характер, так как он выражает обобщенный анализ большого количества опытных данных.
Сейчас формула закона Ома для полной электрической цепи имеет следующий вид:
I = ℰ / (R+r)
Где:
- ℰ — ЭДС источника напряжения, В;
- I — сила тока в цепи, А.
- R — общее сопротивление всех внешних элементов цепи, Ом;
- r — внутреннее сопротивление источника напряжения, Ом.
Как можно объяснить закон Ома на простом примере?
Лучше всего для этого привести аналогию с водопроводными трубами.
На рисунке изображена водонапорная башня, так вот, чем она будет выше, тем сильнее будет напор воды, а в случае с электричеством – напряжение, ведь не случайно напряжение называется также разностью потенциалов, при большем напряжении возможна большая сила тока в цепи.
В данном случаи, током будет являться количество воды, проходящее через эти трубы, слово «ток» и происходит от слова «течь», сопротивление определяет, какой силы ток потечёт через проводник: чем оно больше – тем ток меньше.
По аналогии с водопроводом – это толщина труб, сопротивление проводника зависит не только от рода его вещества и длины, но и от площади его сечения.
Где:
В данном случаи, током будет являться количество воды, проходящее через эти трубы, слово «ток» и происходит от слова «течь», сопротивление определяет, какой силы ток потечёт через проводник: чем оно больше – тем ток меньше.
По аналогии с водопроводом – это толщина труб, сопротивление проводника зависит не только от рода его вещества и длины, но и от площади его сечения.
Формула этого закона для участка цепи выглядит следующим образом:
I=U/R
Где:
- I– сила тока (измеряется в амперах [А]);
- U–электрическое напряжение (измеряется в вольтах [В]);
- R–сопротивление проводника (измеряется в омах [Ом]);
Если искомую величину прикрыть пальцем, то оставшиеся две образуют формулу для её нахождения.
Следует отметить, что, сопротивление можно найти при известных напряжении и силе тока.
Применение закона Ома на практике
Для примера возьмём светодиод с напряжением питания 2 В и номинальным током 20 мА (0,02 А) и источник питания на 5 В. R = UI, напряжение на резисторе в данном случае будет равно U питания - U светодиода, то есть 3 В, сопротивление R = 30,02= 150 Ом.
С помощью закона Ома при известных силе тока и сопротивлении резистора можно узнавать напряжение на резисторе, не прибегая к помощи мультиметра.
Акустика
Основной сферой изучения для Георга было электричество, однако он проявлял интерес и к акустике, в эту область ученый внес весомый вклад в виде открытия акустической фазы.
Акустический закон Ома , иногда так называемый закон акустической фазы или просто закон Ома , гласит, что музыкальный звук воспринимается ухом как набор составляющих чистых гармонических тонов , закон был предложен физиком Георгом Омом в 1843 году.
Закон также интерпретировался как «высота звука, соответствующая определенной частоте, может быть услышана только в том случае, если акустическая волна содержит мощность на этой частоте».
Немецкий исследователь установил, что музыкальные звуки воспринимаются человеческим ухом, как группы гармонических тонов, слуховой аппарат очень чувствителен к различным акустическим колебаниям - в принципе, это утверждение верно, однако этими способностями человеческие уши пользуются лишь на некоторый процент.
Где:
Акустический закон Ома , иногда так называемый закон акустической фазы или просто закон Ома , гласит, что музыкальный звук воспринимается ухом как набор составляющих чистых гармонических тонов , закон был предложен физиком Георгом Омом в 1843 году.
Закон также интерпретировался как «высота звука, соответствующая определенной частоте, может быть услышана только в том случае, если акустическая волна содержит мощность на этой частоте».
Немецкий исследователь установил, что музыкальные звуки воспринимаются человеческим ухом, как группы гармонических тонов, слуховой аппарат очень чувствителен к различным акустическим колебаниям - в принципе, это утверждение верно, однако этими способностями человеческие уши пользуются лишь на некоторый процент.
Формула этого закона выглядит следующим образом:
U=P/p*C
Где:
- U — амплитуда скорости колеблющейся частицы (синусоидальные колебания);
- P — амплитуда давления;
- p — плотность среды;
- C — скорость распространения звука в среде.
