Физика. Конспект. Закон Ома | Частная школа. 8 класс
Конспект по физике для 8 класса «Закон Ома». Как сила тока зависит от напряжения. Как сила тока зависит от сопротивления. Как формулируется закон Ома.
Конспекты по физике Учебник физики Тесты по физике
Мы изучили три физические величины, характеризующие протекание электрического тока в цепи: силу тока, напряжение и сопротивление. Возникает вопрос, как эти три величины связаны между собой. На этот вопрос ответил немецкий учёный Г. Ом, сформулировав в 1827 г свой знаменитый закон, который носит его имя.
ЗАВИСИМОСТЬ СИЛЫ ТОКА ОТ НАПРЯЖЕНИЯ
Экспериментально установим, каково соотношение между силой тока и напряжением при неизменном сопротивлении цепи. Соберём электрическую цепь, состоящую из источника тока, резистора, ключа, амперметра и вольтметра. В качестве источника тока будем использовать устройство, которое позволяет изменять выходное напряжение от 0 до 15 В. После каждого изменения напряжения будем снимать показания приборов и записывать их в таблицу.
Опыт показывает, что во сколько раз увеличивается напряжение на участке цепи, во столько же раз увеличивается и сила тока на этом участке, т. е. сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на концах этого проводника: I ~ U.
Построим график зависимости силы тока от напряжения, использовав в качестве значений данные из таблицы. Этот график представляет собой прямую линию, проходящую через начало координат.
График зависимости силы тока от напряжения называется вольт-амперной характеристикой цепи.
ЗАВИСИМОСТЬ СИЛЫ ТОКА ОТ СОПРОТИВЛЕНИЯ
Проверим, как зависит сила тока в цепи от сопротивления при постоянном напряжении в цепи.
В той же электрической цепи будем поддерживать постоянное напряжение, равное 4,5 В.
Но вместо одного сопротивления используем магазин сопротивлений. Для каждого сопротивления измерим силу тока в цепи и данные запишем в таблицу.
Если по данным таблицы построить график зависимости силы тока от сопротивления, то он уже не будет прямой линией. Кривая, проведённая по экспериментальным точкам, представляет собой гиперболу.
Итак, опыт показывает, что, чем больше сопротивление проводника, тем меньше сила тока при одном и том же напряжении между концами проводника. Поэтому сила тока в проводнике обратно пропорциональна сопротивлению проводника: I ~ 1/R.
ЗАКОН ОМА
Обобщая результаты обоих опытов, можно утверждать, что сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна сопротивлению.
Это утверждение называется законом Ома для участка цепи и записывается следующим образом:
Закон Ома справедлив только для проводников, у которых сопротивление не зависит от приложенного напряжения и силы тока. К таким проводникам относят металлические проводники, уголь и электролиты. Сопротивление газов зависит от приложенного напряжения, и потому для газов закон Ома не выполняется.
Любопытно, что открытие закона Ома предвосхитил богатый английский лорд Генрих Кавендиш, который занимался физикой и химией в качестве хобби. Кавендиш опубликовал всего 18 научных работ, однако гораздо большее их число так и осталось неизвестными современникам. Блестящие эксперименты Кавендиша с электричеством, проведённые в домашней лаборатории, стали известны только после публикации в 1879 г. Дж. Максвеллом его избранных работ.
Георг Симон Ом (1787—1854) — немецкий физик, установил основной закон электрической цепи, названный его именем.
Вы смотрели Конспект по физике для 8 класса «Закон Ома».
Вернуться к Списку конспектов по физике (Оглавление).
Просмотров: 11 556
Этап урока | Деятельность учителя | Деятельности учащихся | Прогнозируемый результат | ||||||||||||||||||||||||
I. Организационный этап. Мобилизация и положительный настрой учащихся
| I. Организационный этап. (Самоопределение к деятельности).
Учитель: Здравствуйте, ребята! Садитесь! Чему же посвятим урок? | Цель: настроится на продуктивную деятельность на уроке. | Эмоционально-психологический настрой, положительная мотивация. | ||||||||||||||||||||||||
| II. Постановка и целей и задач урока. 7 мин
| II. Этап постановки целей и задач урока (проблема – формулировка задачи) Цели этапа:
Учитель: Мне нужны 3 помощника, которые на доске заполнят таблицу. Остальные заполняют эту таблицу в своих дидактических листах.
(Учащиеся не могут заполнить ячейки, в которых нужно указать название прибора, измеряющего сопротивление, и изобразить его условное обозначение) | Цель: сформулировать цель своей деятельности на уроке.
Заполняют таблицу.
Высказывают свое гипотеза о названии прибора для измерения сопротивления и его условного обозначения. | Обеспечение мотивации учащихся. Формулировка темы занятия. Понимание цели и задач занятия, а также понимание социальной и практической значимости изучаемого материала.
| ||||||||||||||||||||||||
| Высказывают гипотезы. | |||||||||||||||||||||||||||
Дело в том, что неслучайно мы ни слова не сказали об этом приборе на уроках. В школьном курсе физики его не изучают. Но это не значит, что измерять сопротивление на уроках нам не придётся. Эта связь выражена в основном законе электротехники, который поможет вам разрешить возникшую проблему. Для того, чтобы узнать, что это за закон, а следовательно установить тему урока вы должны решить кроссворд. Если вы правильно его решите, то в выделенных рамках будет записана тема урока. Итак, тема урока: «Закон Ома для участка цепи». Перед выполнением следующего задания, попробуйте сформулировать цель вашей дальнейшей деятельности на уроке. Запишите каждый свою цель в дидактических листах. Задачи: а) Установить связь между силой тока и напряжением б) Установить связь между силой тока и сопротивлением в) Научиться применять закон при решении задач: г) Приобрести навыки коллективной работы в сочетании с самостоятельностью.  |
Формулируют и записывают цель своей деятельности на уроке. | ||||||||||||||||||||||||||
| III. Основной этап. Этап изучения новых знаний и способов деятельности Цель этапа:
| Цель с помощью эксперимента выяснить как зависит сила тока от сопротивления. | Изучение и представление возможных вариантов решения проблемы экспериментальным методом. | ||||||||||||||||||||||||
Учитель: Как зависит сила тока от напряжения? Создает комфортную атмосферу во время работы путем включения тихой музыки. | Заполняют дидактическую карту. Выполняют исследовательскую работу по инструкции в дидактической карте. |
| |||||||||||||||||||||||||
Физкультминутка. 1 мин | Организует физминутку и руководит процессом | Выполняет упражнение. | Переключение на другой вид деятельности, готовы к следующему этапу работы. | ||||||||||||||||||||||||
IV. Этап анализа полученных результатов. 5 мин | IV. Этап анализа полученных результатов. 5 мин Цель этапа:
Учитель: Давайте проанализируем полученные результаты. Зачитайте ваши выводы о том, как зависит сила тока от напряжения и сопротивления. Выступление ученика: Для запоминания формулы закона Ома и последующего его применения для решения задач лучше пользоваться треугольником. Итак, в чем заключается закон Ома для участка цепи, сформулируйте его. Запишите формулу закона Ома и используя правило треугольника определите:
| Цель:
Зачитывают выводы. | Составление отчет по оптимальному решению проблемы, через поисковую работу и анализ.
Выработка умения выступать перед аудиторией, емко и четко излагать свои мысли | ||||||||||||||||||||||||
V. Этап первичной проверки понимания изученного. 5 мин | V. Этап первичной проверки понимания изученного. Цель этапа: зафиксировать изученный материал во внешней речи и письменно. Решим задачи из дидактического листа. Задачи разноуровневые: 1 уровень: (оценка «3») 2-й уровень: (оценка «4») 3-й уровень: (оценка «5») | Цель:
Решают задачу. | Проверка, выявление пробелов и их корректировка. | ||||||||||||||||||||||||
VI. Рефлексия. 5 мин | VI. Рефлексия. Цель этапа: Учитель: Наш урок подходит к завершению. Домашнее задание: § 42, 44, выучить формулировку закона Ома для участка цепи; упр 29(1,2,3) — все; упр 29(7) повышенный уровень. | Цель:
Отвечают на вопросы учителя.
Заполняют дидактическую карту. | Обеспечение анализа успешности достижения цели и осознание процесса и результата своей учебной деятельности. Уходит с занятия с осознанием пройденного материала Обеспечение понимания учащимися цели, содержания и способов выполнения домашнего задания. |
Откройте стр.227 учебника. Прочтите название лабораторной работы №7. Эту работу мы будем выполнять на следующем уроке. Как можно измерить сопротивление проводника с помощью амперметра и вольтметра?
Поможет нам в этом дидактическая карта.
Он родился 16 марта 1787 года в семье слесаря. Отец придавал большое значение образованию детей. Хотя семья постоянно нуждалась, Георг учился сначала в гимназии, а потом в университете. Сначала он преподавал математику в одной из частных школ Швейцарии. Физикой Георг Ом стал интересоваться позже. Свою научную деятельность начал с ремонта приборов и изучения научной литературы. Создание первого гальванического элемента открыло перед физиками новую область исследований, и Ом сделал важнейший шаг на пути создания теории электрических цепей. В 1825 году он представил научному миру плоды своего труда в виде статьи, которую озаглавил “Предварительное сообщение о законе, по которому металлы проводят электричество”. Ом экспериментально установил взаимосвязь между уже известными нам характеристиками электрического тока: силой тока, напряжением и сопротивлением. Сейчас это сообщение мы называем законом его имени. В честь этого ученого также названа единица сопротивления.
Где
I — электрический ток, измеряемый в амперах или амперах (А)
t — это время, измеряемое в секундах (с)
∆E – энергия, измеренная в джоулях (Дж)
P — Мощность, измеренная в ваттах (Вт)
В — это напряжение, измеренное в вольтах (В)
R — сопротивление, измеренное в омах (Ом)
Вт — это работа, измеренная в джоулях (Дж)
q — заряд, измеренный в кулонах (Кл)
Вольтовая ячейка в общественном достоянии
Следующие две темы в этом учебнике/учебнике расширяются от изучения стационарных зарядов (статического электричества) до непрерывного движения электрического заряда (электрического тока).
До 1800-х годов устройства статического заряда могли накапливать заряд только с помощью лейденской банки, а разряд накопленного заряда, как правило, был разочаровывающе кратким. В 1800 году Алессандро Вольта (1745-1827) создал батарею, сложив чередующиеся кусочки серебряных и цинковых металлических дисков, разделенные смоченными соленой водой или пропитанными щелочью кусочками картона и кожи. 4
Идея Вольта использовать два разнородных металла, разделенных кислотным промокательным раствором, возникла из наблюдения его друга Луиджи Гальвани (1737-1798). Гальвани исследовал медицинское электричество, которое в то время вызывало все больший интерес, в попытке выяснить влияние электричества на организм человека. Наблюдение, которое привлекло внимание Вольты, заключалось в том, что Гальвани рассекал лягушачью лапку с помощью статически заряженного железного металлического скальпеля, который искрил на обнаженном седалищном нерве лягушачьей лапки, заставляя ее прыгать.
В этот момент Гальвани открыл биоэлектричество, которое превратилось в его текущую область электрофизиологии. Первоначально Вольта соглашался с мнением Гальвани, что он открыл электричество животных. Однако вскоре Гальвани обратил свое внимание на разнородные металлы, используемые при вскрытии, что привело его к созданию первого аппарата, способного производить постоянный поток электрического заряда.
22.1 Закон электрического тока и сопротивления
5, 6
Введено уравнений:
I = q/t или q = It q = (+ 1,602 x 10 -19 C)(число электронов/протонов)
V = IR
Электрический ток (I) — это мера количества заряда, протекающего через точку в проводнике за измеренный промежуток времени. Единицы измерения названы в честь Андре-Мари Ампера (1775–1836), французского математика и физика, который, как считается, основал изучение классического электромагнетизма или классической электродинамики, которая изучает взаимодействие между электрическими зарядами или токовые и магнитные явления.
В то время как взрыв небольших, частичных открытий о природе электричества начал распутывать тайны электрического заряда и его движения, первым, кто заметил связь между электрическим током и магнетизмом, был Ганс Христиан Эрстед (1777–1851). В 1820 году Эрстед заметил отклонение стрелки компаса, когда выключал и включал электрический ток во время чтения лекции. 7
Новость об открытии Эрстеда побудила Ампера8 посвятить свое внимание пониманию связи между потоком электрического заряда и магнетизмом. Работа Ампера установила первое определение электрического тока, которое он определил как «циркуляцию электрической жидкости в замкнутом контуре».
Аккумулятор Allesandro Volta от GuidoB находится под лицензией CC BY-SA 3.0. Официальная мера электрического тока, ампер, была установлена в 1881 году на Международной выставке электричества вместе с другими стандартными единицами измерения, в частности, кулонов, вольт, ом и ватт. Первое официальное определение электрического тока определялось как сила притяжения или отталкивания, равная ровно 2,0 x 10 -7 Н, которая существовала бы между двумя параллельными прямыми проводниками, отстоящими друг от друга на расстоянии ровно 1 метр в вакууме.
Мера кулоновского заряда была получена путем расширения определения Ампера 9 , а именно:
Один кулон заряда — это количество электрического заряда, переносимого за одну секунду током в один ампер.
Приравнивая это отношение, вы столкнетесь с уравнением:
I = q/t или q = It
, где единицы электрического тока измеряются в амперах (А) или кулонах в секунду (C/S), а заряд измеряется в кулонах (C).
Работа Ампера является основой уравнений Максвелла, которые позволили ученым «количественно оценить 99,99% физических процессов, которые люди испытывают, включая осязание, вкус, зрение и сам неврологический процесс мышления».10 Работа Максвелла позже стала основой понимания как свет был формой электромагнитной волны и, соответственно, радио, телевидения, радаров, сотовых телефонов, компьютеров и многих других вещей.
Закон Ома назван в честь его первооткрывателя Георга Симона Ома (1787–1854), который вывел уравнение, связывающее электрический ток, сопротивление и напряжение для простых цепей.
Ому удалось сделать это с помощью гальванометра и гальванического столба в эпоху, когда не существовало стандартизации электрической мощности и измерения электрического тока . Оборудование, доступное для использования в его возрасте, варьировалось от установки к установке, поскольку все части оборудования обычно изготавливались вручную экспериментатором или его помощником. Несмотря на эти вариации, Ом смог собрать достаточно доказательств в поддержку своей теории факторов, влияющих на количество электрического тока, протекающего в простой цепи.
Критическая реакция на опубликованную работу Ома по этому вопросу была весьма враждебной. Его труды называли «паутиной голых фантазий», а германский министр в то время заявлял об Оме, что «профессор, проповедующий такие ереси, недостоин преподавать науки». Согласно распространенному мнению, эксперименты не нужны для понимания упорядоченной структуры природы, а научные истины можно вывести только с помощью рассуждений. Ом был уволен с работы учителем средней школы и оставался в бедности почти два десятилетия, прежде чем его работа была признана важной.
Затем он был назначен профессором Мюнхенского университета.
Закон Ома — это эмпирический закон, означающий обобщение, полученное в результате многочисленных экспериментов, показывающих, что сила тока приблизительно пропорциональна напряжению на проводнике. Проблема заключается в том, что это уравнение не выполняется для некоторых высоких напряжений на некоторых проводниках и вообще не работает для некоторых материалов при низких напряжениях.
Уравнение, принесшее Ому славу и презрение, в настоящее время записывается как:
В = I R
Где
В – это напряжение или разность потенциалов, измеренная в вольтах (В)
.I – электрический ток, протекающий по проводнику, измеряемый в амперах (А)
.R — сопротивление проводника, измеренное в Омах (Ом)
Следующие примеры относятся к электрическому току и закону Ома.
По проводу течет ток 0,42 Ампера. Какой заряд проходит через точку этого провода каждую секунду?
I = q/t
0,42 A = q/1 с
q = (0,42 A)(1 с) или 0,42 C
Если молния производит заряд около 45 Кл за 10-7 секунд, какова средняя сила тока?
I = q/t
I = 45 C/1 x 10 -7 с
I = 4,5 x 108 A
При каком среднем токе передается заряд 60 Кл за 0,25 часа?
I = q/t
I = 60 C/(0,25)(3600 с)
I = 6,7 х 10 -2 А
Компьютерный чип может выдерживать максимальный ток 1,42 мкА.
Какой заряд проходит через микросхему за 8,0 ч работы?
I = q/t
1,42 x 10 -6 A = q/(8,0 x 3600 с)
q = (1,42 x 10 -6 A)(8,0 x 3600 с) или 4,1 х 10 -2 С
Электрический плинтусный обогреватель потребляет 12 А тока при подключении к источнику питания 120 В. Какое сопротивление у этого прибора?
В = IR
120 В = (12 А) R
R = 120 В ÷ 12 А или 10 Ом
Какое напряжение необходимо для пропускания тока 0,50 мА через резистор 420 Ом?
В = ИК
В = (0,50 x 10-3 А)(420 Ом)
В = 0,21 В
Электрический чайник на 120 В имеет общее сопротивление 10 Ом. Сработает ли при этом автоматический выключатель на 16,0 А?
В = IR
120 В = I (10 Ом)
I = 120 В÷ 10 Ом или 12 А … Автоматический выключатель на 16,0 А не сработает
На кухне используется ряд электроприборов, розетки которых обеспечивают разность потенциалов 120 В.
Тостер на 24 Ом, электрический чайник на 18 Ом и микроволновая печь на 8,0 Ом. Эти приборы включаются по одному на полную мощность. Если автоматический выключатель, который обслуживает эти настенные розетки, рассчитан на максимальный ток 20 А, отключит ли эта цепь срабатывание всех этих трех устройств?
| Тостер: | В = ИК | Общее потребление тока равно |
| 120 В = I (24 Ом) | 5,0 А + 6,7 А + 15 А или 26,7 А | |
| I = 120 В÷ 24 Ом или 5,0 А | Автоматический выключатель сработает! | |
| Чайник: | В = ИК | |
| 120 В = I (18 Ом) | ||
| I = 120 В÷ 18 Ом или 6,7 А | ||
| Микроволновая печь: | В = ИК | |
| 120 В = I (8,0 Ом) | ||
| I = 120 В÷ 8,0 Ом или 15 А |
1.
По проводу течет ток 1,0 Ампер. Сколько электронов должно проходить через точку этого провода каждую секунду?
2. Если молния производит заряд около 20 Кл за 10-9 секунд, какова средняя сила тока?
3. При каком среднем токе передается заряд 12 Кл за 5 минут?
4. Максимальный ток электронного устройства может составлять 20 мкА. Какой заряд выдается за 8 часов работы?
5. Сколько электронов потребуется для поддержания постоянного тока, обеспечивающего заряд 0,50 мкКл за 4,2 минуты?
6. Электрический нагреватель плинтуса на 120 В потребляет ток 25 ампер. Какое сопротивление нагревательного элемента?
7. Какой ток протекает через резистор сопротивлением 200 Ом, когда разность потенциалов на нем составляет 40 В?
8. Электрический водонагреватель потребляет 10 А тока при подключении к источнику питания 240 В. Какое сопротивление у этого прибора?
9. Какое напряжение необходимо для пропускания тока силой 0,50 А через резистор сопротивлением 500 Ом?
10.
Электрический чайник на 120 В имеет общее сопротивление 12 Ом. Сработает ли при этом автоматический выключатель на 8,0 А?
11. На кухне используется ряд электроприборов, где розетки обеспечивают разность потенциалов 120 В. Тостер на 20 Ом, электрический чайник на 30 Ом и микроволновая печь на 12 Ом. Эти приборы включаются по одному на полную мощность. (i) Если автоматический выключатель, который обслуживает эти настенные розетки, рассчитан на максимальный ток 15 А, какой прибор отключает эту цепь. (ii) На сколько этот ток превышает 15 А? 9{2}}{R}\text{V = ИК}[/латекс]
[латекс]W =\Delta{E}\text{ = qV или q}\overrightarrow{E}\overrightarrow{d}[/latex]
Электрическая мощность (P), как и механическая мощность, определяется как скорость выполнения работы. Единицами измерения мощности являются ватты (Вт), где 1 ватт соответствует скорости 1 джоуль в секунду. Существует два разных типа производства электроэнергии, первым из которых является постоянный ток (DC), который представляет собой постоянный поток электрического заряда по всей цепи, такой как заряд, вызванный подключением к источнику батареи, связанному с оригинальным Voltaic Pile.
Второй тип — это переменный ток, который на простейшем уровне создается вращением проволочной катушки внутри магнитного поля. Этот второй тип является наиболее распространенным, который производится и потребляется во всем мире, когда электрический ток меняется по направлению и с различной силой, и называется переменным током (AC). В Северной Америке электрический ток меняет направление на противоположное 60 раз в секунду (60 Гц или 60 Гц) и имеет среднее напряжение 120 вольт. В действительности пиковое напряжение, поступающее от цепи 120 В переменного тока, колеблется в пределах ±170 В и имеет техническое название, называемое «среднеквадратичное значение» (RMS). Чтобы рассчитать пиковое напряжение любой цепи переменного тока с помощью среднеквадратичного значения, умножьте среднее напряжение на квадратный корень из 2 или пиковое напряжение на среднее значение 0,707.
На изображении сбоку показан график синусоидального характера переменного тока.
12 При работе с цепями переменного тока обычно работают со средним напряжением цепи, что позволяет использовать уравнение степенного закона для резистивных цепей с линейной нагрузкой.
Уравнение степенной зависимости принимает следующий вид:
9{2}}{R}[/латекс]
Где
P — средняя мощность, измеренная в ваттах (Вт)
I — средний электрический ток, измеряемый в амперах (А)
В — разность потенциалов или напряжение цепи, измеренное в Вольтах (В)
R — сопротивление цепи, измеренное в Омах (Ом)
Это уравнение получено из закона Джоуля. В 1840 году Джеймс Джоуль обнаружил , что скорость, с которой удельное сопротивление цепи преобразует электричество в тепловую энергию, пропорциональна электрическому сопротивлению провода и квадрату силы тока. Количественно это записывается следующим образом:
П = И 2 Р
Объединив это с законом Ома: V = IR (или I = V/R и R = V/I), можно сгенерировать полное уравнение, как показано выше, с помощью простой замены.
Кроме того, часто можно увидеть уравнение степенного закона, показанное в виде колеса в той или иной форме, похожей на изображение в начале этой темы.
Один из интересных исторических побочных продуктов ранних исследований в области электричества связан с открытием Луиджи Гальвани в 1771 году, что биоэлектричество было источником, заставляющим мышцы двигаться. Это открытие привело к первым медицинским попыткам оживить и/или реанимировать людей, которые умерли или утонули. Эти попытки зафиксированы в медицинских журналах того времени. Кроме того, современные романисты начали включать электроэнергию в научно-фантастические рассказы.
В романе 1819 года «Франкенштейн»; или «Современный Прометей» Мэри Шелли создала вымышленного персонажа, который послужил прототипом для литературных монстров, созданных с помощью электричества. Последующие авторы, в том числе Жюль Верн, Эдмонд Гамильтон, Э. Э. Док Смит, Джон У. Кэмпбелл и Герберт Уэллс, включили электрическую энергию в свои произведения, чтобы создать как героев, так и злодеев, обладающих огромной силой.
Во многих смыслах таинственность, возникающая в связи с электричеством, продолжается в статусе знаменитостей Николаса Теслы и Томаса Эдисона, которые изменили мир благодаря своему мастерству в использовании и применении электроэнергии. 9{2}}{R}[/latex]
I = найти
В = 240 В Использование: P = IV
R = Не упоминается
1800 Вт = I(240 В)
I = 1800 Вт ÷ 240 В или 7,5 А Да 7,5 А < 16 А
Какой источник питания необходим для подачи тока силой 2,4 А через резистор 120 Ом?
P = найти P = IV = I 2 9{2}}{R}[/latex]
I = 2,4 А
В = не упоминается P = (2,4 А)2(120 Ом ) или 690 Вт
1. Каково сопротивление электрического утюга мощностью 750 Вт, 120 В?
2. Какую мощность развивает электродвигатель, потребляющий ток 4,0 А при напряжении 240 В?
3.
Какова сила тока в лампочке мощностью 100 Вт, когда она подключена к источнику 120 В?
4. Водонагреватель мощностью 2000 Вт подключен к источнику 240 В с автоматическим выключателем на 10 А. Подходит ли этот выключатель для данного прибора?
5. Пусковой двигатель автомобиля потребляет 1000 Вт для проворачивания двигателя. Какой ток он потребляет от своей батареи 12 В?
6. Какой источник питания необходим для подачи тока 0,42 А через резистор 50 Ом?
7. Сколько электронов проходит через нить накала лампочки мощностью 75 Вт, 120 В каждую секунду?
8. Лампочка мощностью 100 Вт при подключении к источнику 240 В вместо этого подключается к 120 В. 9{2}}{R}[/latex] I = q/t или q = It
Вт = ∆E = P t = (IV) t
Конверсии единиц измерения, используемые в этой теме:
1 киловатт-час (кВтч) 16 = 3,6 мегаджоуля (МДж)
Одна из самых больших проблем, с которыми сталкиваются при производстве и потреблении возобновляемой энергии, связана с хранением энергии, производимой непостоянными источниками.
Например, энергия ветра требует движения воздуха, которое всегда сильно различается по продолжительности и силе. Существуют места, где скорость ветра довольно постоянна, и можно предсказать высоты, на которых они наиболее сильны, но даже лучшие из этих источников изменчивы. Солнечная энергия более предсказуема с такими факторами, как время года и день, температура, угол наклона и тип солнечного коллектора, но она подвержена периодическим облачным покровам и погодным нарушениям. Солнечная установка Кембриджского университета, построенная в 2011 году, занимается исследованием производства солнечной энергии. Диаграмма на предыдущей странице показывает теоретическую иллюстрацию возможного производства солнечной энергии. В действительности, ежедневное производство является более прерывистым, что можно увидеть на следующих двух диаграммах: первая показывает производство солнечной энергии за два дня в августе 2012 г., а вторая диаграмма показывает производство за один день в июле 2012 г.
Спрос на электроэнергию вполне предсказуем, и возобновляемые источники энергии будут либо перепроизводить, либо недопроизводить для нужд региона.
Используя данные Кембриджа 17 , можно увидеть, где избыток произведенной солнечной энергии экспортировался в основную электрическую сеть, а когда электричество приходилось импортировать из других источников для удовлетворения регионального спроса.
В то время как эти вводные задачи по физике рассматривают накопление электроэнергии в батареях, физические и инженерные задачи более высокого уровня будут рассматривать, как эффективно хранить избыточную продукцию в основном в течение дня, чтобы использовать ее позже, когда это необходимо: 9{2}}{R}[/латекс]
Аккумуляторная батарея 12 В заряжается током 18 А в течение 0,5 ч. Какое минимальное количество энергии расходуется на этот процесс? (IV)t 2 Дж или 0,389 МДж
Блок аккумуляторных батарей 240 В заряжается током 60 А в течение 8,0 ч. Какая мощность необходима для зарядки этой батареи с такой скоростью?
P = IV
P = (240 В) (60 А)
P = 14 400 Вт или 14,4 кВт
Аккумуляторная батарея 32 В имеет емкость 10 6 Дж.
Какое время она может обеспечивать ток силой 5,0 А?
∆E = Pt или (IV)t
10 6 J = (5,0 A)(32 В)t
t = 10 6 J ÷ [ (5,0 А)(32 В)] или 6250 с
Автомобильный аккумулятор рассчитан на 85 кВт·ч энергии, которую он может хранить. За какое время он может разряжаться при напряжении 400 В силой тока 225,0 А? (Это разновидность автомобильного аккумулятора Tesla.)
∆E = Pt или (IV)t
85 кВтч = (225 А)(400 В)t
t = [85(3,6 x 106 Дж)] ÷ [(225 А)(400 В) ] или 2830 с
1. Аккумуляторная батарея 12 В заряжается током 20 А в течение 1,0 ч. Какое минимальное количество энергии расходуется на этот процесс?
2. Блок аккумуляторных батарей 120 В заряжается током 80 А в течение 4,0 ч. Какая мощность необходима для зарядки этой батареи с такой скоростью?
3. Аккумуляторная батарея 120 В имеет емкость 42 МДж. Какое время он может подавать ток силой 8,0 А?
4.
Автомобильный аккумулятор рассчитан на 56,9 кВтч энергии, которую он может хранить. За какое время он может разряжаться при напряжении 275 В при силе тока 2,2 А, чтобы прибор работал? (Это старый автомобильный аккумулятор Tesla.)
5. Аккумуляторная батарея на 18 В может хранить 42 МДж энергии. Если при максимальном потреблении тока он разряжается 1,2 часа, то каким током он разряжается?
6. Если резервная аккумуляторная батарея на 24 В может обеспечить работу компьютера в течение 30 минут, потребляя 0,35 А, прежде чем разрядится, (i) какова потребляемая мощность компьютера и (ii) сколько энергии он потребит за это время?
ПРИМЕЧАНИЕ. Батареи не на 100 % эффективны, поскольку решение этих проблем решено. Повышение эффективности батарей имеет решающее значение для использования большего количества возобновляемых источников энергии.
Солнечная энергия для электромобилейНЕОБХОДИМО ПОЛУЧИТЬ АВТОРСКОЕ ПРАВО НА ИЗОБРАЖЕНИЕ ВЫШЕ
1. Современные холодильники и морозильники потребляют около 1/6 всей электроэнергии в обычном доме.
Если современные холодильники потребляют около 40% энергии холодильника, которому 20 лет, а годовая стоимость использования старого холодильника составляет 250 долларов, то:
(i) Сколько стоит новый холодильник в течение 10 лет по сравнению со старым?
(ii) Через сколько лет эта экономия окупит стоимость нового холодильника за 650 долларов?
(iii) Сколько денег было бы сэкономлено, если бы все 104 миллиона городских домов в Канаде и Соединенных Штатах были оснащены новыми холодильниками по сравнению с холодильниками 20-летней давности за один год?
(iv) Рассчитайте энергосбережение вашего холодильника по сравнению с новым с помощью калькулятора Energy Star на http://www.energystar.gov/index.cfm?fuseaction=refrig.calculator.
2. (i) Сколько энергии требуется для стирки 8 загрузок белья (каждую неделю) в холодной воде с расходом 0,26 кВтч на загрузку по сравнению с горячей водой с расходом 5,24 кВтч на загрузку в течение года? (ii) Что такое стоимость стирки одежды в течение года по 11 центов за кВтч в течение года в холодной и горячей воде? Около 95% (мистер Электричество) энергии, используемой для стирки белья в обычной стиральной машине, идет на нагрев воды.
(http://michaelbluejay.com/electricity/laundry.html)
3. Для обжаривания 1,0 кг грибов требуется около 20 минут приготовления при средней температуре на плите мощностью около 1000 Вт. Если пищевая ценность грибов составляет 1,1 x 106 Дж/кг, требует ли приготовление вареных грибов больше энергии, чем их потребление?
4. Сколько энергии используется для работы компьютера мощностью 200 Вт в течение 8 часов в день 5 дней в неделю в течение 48 недель (Ответ в кВтч)? Сколько это стоит при 11 ¢ кВтч?
Расчетные расходы на электроэнергию для домохозяйств в Северной Америке в год
ЭТОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ БОЛЬШЕ НЕ СУЩЕСТВУЕТ НА ВЕБ-САЙТЕ, УКАЗАННОМ
Эти затраты основаны на 9,4 ¢ за кВтч.19
Обычный канадский холодильник сто лет назад был ледяным домом. Небольшое здание было утеплено опилками с дополнительными опилками (действующими как дополнительная изоляция) между стенами и глыбами льда, обычно вырезанными из озера.
РЕФЕРЕНЦИИ:
1.
Механическая Вселенная — Эпизод 33 Электрические цепи: https://www.youtube.com/watch?v=YMNZ2oYu-qI
2. Репетитор по физике уровня A: http://www.a-levelphysicstutor.com/index-elect.php
3. Мистер Бин из-за сбоя электричества — ElectroBOOM Мехди Садагар: https://www.youtube.com/user/msadaghd
4. Исследование в новостях — «Молекулярная хирургия» изменяет форму живой ткани с помощью электричества, но без надрезов: https://phys.org/news/2019-04-молекулярно-хирургия-реформ-ткань-электричество.html
5. Дополнительная помощь — Что такое электрический ток?: https://www.physicsclassroom.com/class/circuits/Lesson-2/What-is-anElectric-Circuit
Дополнительная помощь — Требования к цепи: https://www.physicsclassroom.com/class/circuits/Lesson-2/Requirements-of-a-Circuit
Дополнительная помощь — Электрический ток: https://www.physicsclassroom.com/class/circuits/Lesson-2/Electric-Current
Дополнительная помощь — распространенные заблуждения относительно электрических цепей: https://www.
physicsclassroom.com/class/circuits/Lesson-2/Common-Misconceptions-That-Electric-Circuits
6. Дополнительная помощь — электрическое поле и движение заряда: https://www.physicsclassroom.com/class/circuits/
Lesson-1/Electric-Field-and-the-Movement-of-Charge
Дополнительная помощь — Электрический потенциал: https://www.physicsclassroom.com/class/circuits/Lesson-1/Electric-Potential
Дополнительная помощь — разница электрических потенциалов: https://www.physicsclassroom.com/class/circuits/Lesson-1/ElectricPotential-Difference
Дополнительная помощь— Путешествие типичного электрона: https://www.physicsclassroom.com/class/circuits/Lesson-3/Journeyof-a-Typical-Electron
Дополнительная помощь — Сопротивление: https://www.physicsclassroom.com/class/circuits/Lesson-3/Resistance
Дополнительная помощь — Закон Ома: https://www.physicsclassroom.com/class/circuits/Lesson-3/Ohm-s-Law
7. Об ученом – Ханс Кристиан Эрстед: https://www.
famousscientists.org/hans-christian-oersted/
8. Об ученом — Андре-Мари Ампер: https://www.famousscientists.org/andre-marie-ampere/
9. Первоначально ампер определялся как количество электричества, необходимое для гальванического покрытия серебра из раствора нитрата серебра.
10. Источник: Даниэль Мерте, доктор философии. Физика, Университет Южной Калифорнии (2017)
11. Дополнительная помощь — Power Revisited: https://www.physicsclassroom.com/class/circuits/Lesson-3/Power-Revisited
Дополнительная помощь — Мощность: запуск зарядов в работу: https://www.physicsclassroom.com/class/circuits/Lesson-2/PowerPutting-Charges-to-Work
12. Источник изображения: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sine_wave_voltages.svg
13. ПРИМЕЧАНИЕ: Батареи не на 100% эффективны, поскольку решают эти проблемы … Повышение эффективности батарей имеет решающее значение для использования большего количества возобновляемых источников энергии.
14.
Исследования в новостях. Хранение — самая большая проблема возобновляемых источников энергии — эта недорогая серная батарея может помочь: https://www.sciencedaily.com/releases/2017/10/171011123826.htm
15. В новостях: хранение аккумуляторов в США может изменить правила игры в ближайшие годы: https://www.spglobal.com/platts/en/market-insights/latest-news/electric-power/031419-ceraweek- США-аккумулятор-может-быть-изменяющим-приходящие-годы
16. Киловатт-часы — это единица энергии, которую часто путают с мощностью или скоростью доставки энергии. Его можно найти, используя уравнение: ∆E = P t
17. Все кембриджские данные можно найти по адресу: https://www.cambridge-solar.co.uk/solar-pv-cambridge
.18. Статья для чтения – Зентара, Б. (2018) Сколько стоит зарядить электромобиль солнечной энергией?: https://solarpowerrocks.com/affordable-solar/how-much-solar-do-i -необходимо-зарядить-мой-электромобиль/
19. http://www1.eere.energy.gov/consumer/tips/appliances.
html
Закон Ома: история и биография Джорджа Ома
Каждый, кто изучает основы электричества или физики, изучает закон Ома. Но знаете ли вы, что, когда Георг Ом опубликовал свою работу в 1827 году, она вызвала такую ненависть, что он фактически потерял работу?
Георг Симон Ом родился в 1787 году в Баварии, был старшим из трех детей, доживших до совершеннолетия (из семи) в семье слесаря-самоучки и дочери портного. Его отец хотел, чтобы Ом и его младший брат стали слесарями и присоединились к семейному бизнесу.
Однако его отец любил математику и думал, что его сыновья будут иметь преимущества в своей области, если будут больше изучать математику в школе.
Таким образом, что необычно для сыновей торговца того времени, и Георг, и его младший брат Мартин Ом ходили в среднюю школу (или гимназию). В 1804 году, когда Георгу было 16 лет, местный профессор математики был настолько впечатлен тем, что он услышал о них, что написал отцу Ома, что братья Ом были настолько талантливы, что скоро «подражали братьям Бернулли»[1] (Якоб и Иоганн Бернулли были швейцарскими учеными-математиками, которые были известны своим влиянием на числа Бернулли, исчисление бесконечно малых и многое другое).
Отец Георга Ома был настолько впечатлен этим письмом, что согласился позволить своим сыновьям остаться в академических кругах и положить конец семейному бизнесу по слесарному делу (младший брат Георга Ома со временем стал известным математиком).
В 1804 году Георг Ом поступил в колледж Эрлангенского университета, но ушел оттуда через 18 месяцев, так как у него закончились средства, поэтому он отправился в Швейцарию, чтобы стать репетитором по математике.
Ому потребовалось еще пять лет, чтобы получить степень, и еще шесть лет после этого, в 1817 году, чтобы он получил постоянную должность профессора математики и учителя физики в уважаемой средней школе под названием Большая гимназия в Кельне, в которой были превосходные науки. лаборатория.
В июле 1820 года датский ученый и философ Ганс Христиан Эрстед обнаружил, что ток в проводе может перемещать магнит по компасу, что стало первым примером связи между электричеством и магнетизмом. Одним из важных последствий открытия Эрстеда было то, что оно позволило людям использовать силу компаса для непосредственного измерения как направления, так и силы тока.
В 1825 году Ом решил систематически и математически изучить, как металлы, соединяющие цепи, влияют на магнитное действие тока. Интересно, что Ом также сказал, что выбрал эту тему, так как он чувствовал, что у нее меньше конкуренции со стороны других исследователей, поскольку он чувствовал, что это не особенно популярная тема в Германии.
Ом начал с эксперимента, чтобы проверить влияние длины провода между клеммами простой батареи на силу тока. Для измерения тока Ом подвешивал намагниченную иглу на проводе, а затем использовал машину для измерения натяжения (впервые изобретенную Чарльзом Кулоном для измерения электрической силы) для измерения силы между проводом и магнитом. Поскольку Ом знал, что ток его батареи быстро рассеивается со временем, он создал «стандартный проводник», который представлял собой короткий и толстый кусок металла, который он чередовал с кусками, с которыми экспериментировал.
Затем он взял среднее значение «стандартной силы» от «стандартного проводника» как среднее значение силы тока от этой батареи, а затем измерил, насколько она изменилась при использовании тестового образца. Таким запутанным способом Ом нашел сложное уравнение, которое, как он признал, не работает для длинных проводов, но это было началом и ясно продемонстрировало, что длина провода уменьшает силу тока (в конце концов, первое неправильное уравнение Ома было найдено для работать как приближение к законам Ома, которые он сделал позже, пока внешнее сопротивление намного меньше внутреннего сопротивления) [3].
Следующий эксперимент Ома был проведен аналогичным образом с проводами из другого материала, где он экспериментально определил длины материалов, которые имели бы эквивалентные токи, и, таким образом, то, что называется проводимостью различных материалов по сравнению друг с другом. Именно в этот момент бывший профессор Ома, тот самый, который сказал, что он и его брат могли бы быть похожими на братьев Бернулли, предположил, что ему больше повезет с чем-то, называемым термопарой, в качестве источника напряжения, поскольку он «гораздо более стабилен». .[4]
Крошечный фон на термопаре. В 1821 году немецкий физик Томас Зеебек обнаружил, что если два металла спаять вместе и держать при разнице температур, а затем соединить их концы с проводом, то провод заставит магнит вращаться. Зеебек думал, что это был магнитный эффект (поскольку он двигал магнит), но в течение года Ганс Христиан Эрстед (тот же человек, который открыл электромагнитный эффект в 1820 году) предположил, что разница температур двух металлов создает ток в проводе.
который двигал магнит и назвал это «термоэлектрическим» эффектом, название, которое мы используем до сих пор. Затем, в 1824 году, Андре-Мари Ампер и его друг Антуан Беккерель обнаружили, что «напряжение» термопары зависит от разницы температур.[5] В 1826 году Ом испытал термопару с горячим концом в кипящей воде и с холодным в ледяной воде и, к своему удовольствию, обнаружил, что ток был устойчивым и сильным в течение более 30 минут.
Ом, затем повторили эксперимент с источником термопары, а затем измерили магнитную силу от провода для 8 проводов разной длины. Ом обнаружил, что «сила магнитного действия» уменьшается с увеличением длины x в соответствии с уравнением a/(b + x). Ом сразу же был совершенно уверен, что значения a и b каким-то образом зависят от «сопротивления других частей цепи» и от того, что он называл «возбуждающей силой», хотя ему потребовались дополнительные эксперименты, чтобы определить их зависимость. ] Затем Ом очень ловко переделал опыт с уменьшенным перепадом температур и, таким образом, уменьшенной «возбуждающей силой» или «напряжением» своей термопары.
В этом случае, когда он варьировал длину провода, «сила магнитного действия» также изменялась по тому же уравнению, где числитель (а) был сильно уменьшен, но b оставалось тем же самым. Другими словами, Ому казалось, что сила тока в проводе связана с простой дробью, где числитель относится к «силе» батареи или термопары, а знаменатель — к длине проводов. , или то, что Ом назвал «длиной сопротивления».
Затем Ом сделал глубокий вывод из этих экспериментов, который он назвал «чистым законом природы».[7] Он решил, что «напряжение» было от батареи или термопары, а затем оно рассеивалось по всей длине цепи по мере протекания тока по цепи. Подобно насосу для искусственного водопада, поднимающего воду на определенную высоту, а затем вода падает вниз, и независимо от пути, изменение высоты такое же, как она возвращается на дно водопада.
Ом был вполне доволен своими выводами, но чувствовал, что в них отсутствуют математические выводы, и попросил у министра культуры Пруссии годичный отпуск для создания математической формулировки его теорий, которая была принята.
Затем Ом провел год, живя со своим младшим братом на половину жалования, и к 1837 году опубликовал свою книгу « Математическое исследование гальванической цепи ».[8]
Эта книга, мягко говоря, не удалась. Критики назвали его «паутиной голых фантазий» и «результатом неизлечимого заблуждения, единственное усилие которого состоит в том, чтобы умалить достоинство природы». . Во-первых, математика Ома была сложной, и его идеи не были хорошо выражены. Например, переводчик книги Ома, написанной в 1891 году, добавил много разделов из статей и книг других ученых, которые объясняют ее лучше, чтобы у читателя была возможность понять, что имел в виду Ом. Другими словами, даже с учетом 54 лет ретроспективного взгляда и признания правильности его выводов, это все еще не легкое чтение.
Во-вторых, выводы Ома противоречили тому, что считалось установленным фактом в 1820-х годах, а именно, что ток, производимый батареей, не зависит от электрической «силы» батареи. Все началось с эксперимента, проведенного Андре-Мари Ампером в 1820 году.
Ампер хотел увидеть взаимосвязь между силой батареи и током, поэтому он измерил магнитное отклонение от провода, подключенного к батарее, а затем повторил эксперимент с несколькими батареи последовательно и, к своему удивлению, обнаружил, что с точностью до гальванометра магнитное отклонение и, следовательно, сила тока одинаковы! Поскольку несколько батарей вызывали больший удар, если держать их за концы мокрыми руками, они больше заряжали бы раннюю форму конденсатора, называемую лейденской банкой, и разлагали бы больше воды на газообразный водород и кислород 9.0758 и вызовут большее отклонение золотой фольги, было ясно, что несколько последовательно соединенных батарей имеют большее «напряжение», поэтому казалось очевидным, что «напряжение» батареи не связано с током в проводе. Этот эксперимент повторялся по-разному и считался одной из немногих основ ранней электроники.[10] Однако чего Ампер и другие современники не знали, так это того, что батареи имеют нечто, называемое внутренним сопротивлением, а их батареи имели очень высокое внутреннее сопротивление.
Используя несколько батарей, вы получаете большее «напряжение» или напряжение, но вы также получаете большее внутреннее сопротивление. Поскольку общее сопротивление в этом эксперименте в основном зависит от внутреннего сопротивления, увеличение количества батарей увеличивает общее сопротивление почти так же сильно, как и напряжение, и, следовательно, ток увеличивается лишь на незначительную величину, слишком малую, чтобы ее можно было наблюдать. простые компасы.
В-третьих, Ом говорил о «напряжении» по-новому. В то время, когда напряжение исходило от батареи или термопары, никто не говорил о «напряжении» (или о том, что мы сейчас называем разностью потенциалов) между двумя точками цепи. Эту концепцию трудно оценить, и, как я уже говорил, Ом был достаточно гениален, чтобы придумать ее, но не смог убедительно ее описать.
В-четвертых, и, возможно, наиболее разрушительно, теории Ома противостоял физик и философ по имени Георг Фредрих Поль. Поль, которого поддерживал философ Георг Гегель (многие Георгы), только что опубликовал свою собственную работу по науке о цепях и, что неудивительно, был не слишком благосклонен к Ому.
Кроме того, Поль верил в «гегелевскую научную школу», которая, по крайней мере для Поля, отвергала использование эксперимента для получения выводов, а Поль назвал результаты Ома «безошибочным провалом», а Поль убедил министра образования Германии в том, что « физик, исповедовавший такие ереси, был недостоин преподавать науку»[11]. Ом был опустошен, особенно чувствуя, что начальство в гимназии обижается на его работу, и заявил, что ему невозможно удержать там свое место, и уйти, полный, по выражению биографа, «унижения и горя». ».[12] Затем Ом провел следующие несколько лет, пытаясь найти место, где можно было бы экспериментировать, и в основном зарабатывал на жизнь репетитором в военном училище. Ому потребовалось до 1833 года, после того как он постоянно посылал закуски королю Баварии, чтобы Ом нашел новую должность профессора политехнической школы в Нюрнберге, хотя он все еще боролся за признание своей работы.
На самом деле, работа Ома сначала рекламировалась в Англии, а не в Германии.
Видите ли, в середине 1830-х годов английский сапожник по имени Уильям Стерджен, изобретший электромагнит, подрался с людьми из Лондонского королевского общества. Разочарованный и фактически занесенный в черный список, Стерджен в середине 1836 года основал свою собственную газету, где опубликовал описание сделанного им двигателя, который, как он утверждал, был очень мощным, «в том же масштабе, в каком мы видим части машин, приводимые в движение двигателем». большие модели паровых машин» [14] , хотя очевидно, что это была вращающаяся игрушка. Вскоре многие английские ремонтники пытались создать собственный электродвигатель или устройство и просматривали журнал Стерджена в поисках совета. В 1837 году Стерджен опубликовал перевод статьи живущего в Германии русского архитектора Морица Якоби, который за 3 года до этого изобрел собственный двигатель, который явно превосходил Стерджен. Кроме того, Якоби, чей брат был математиком, был поклонником Ома и написал статью о теории, лежащей в основе его устройств, где он ясно описал закон Ома, поскольку он чувствовал, что «теория, установленная г-ном Омом… предлагает так много простоты».
, и так хорошо согласуется со всеми явлениями вольтова столба, что я без колебаний принял его». [15] В течение нескольких недель статьи в журнале Стерджена регулярно ссылались на закон Ома или, по крайней мере, на идею сопротивления Ома, хотя большинство авторитетных ученых, особенно в Королевском обществе, обычно игнорировали его.
К счастью, нашелся инженер по имени Чарльз Уитстон, который заполнил пропасть между ремесленниками, читавшими журнал Уильяма Стерджена, и учеными из Королевского общества. Уитстон впервые заинтересовался передачей акустических сигналов, когда подростком в 1821 году он изобрел «волшебную лиру» в качестве уловки, чтобы привлечь внимание к музыкальному магазину своего дяди, где он заставлял звонить музыкальный инструмент, играя на пианино, спрятанном в другой комнате. комната, которая была связана с проводами. Уитстон продолжал изучать распространение звука и изобретать музыкальные инструменты в течение многих лет, что в конечном итоге заставило его заинтересоваться и электрическими устройствами.
В 1834 году Уитстон продемонстрировал метод измерения скорости электричества в проводе, который оказался (в конечном итоге) ошибочным, но принес ему широкую известность в научных кругах. Его тут же взяли на работу профессором в Королевский колледж Лондона, где он почти никогда не читал лекций, так как ужасно боялся публичных выступлений. Несмотря на это, к 1836 году работы Уитстона были настолько впечатляющими, что он стал членом Королевского общества. Затем, в феврале 1837 года, солдат по имени Уильям Кук встретился с Уитстоном за помощью с идеей электрического телеграфа. Вскоре они сформировали партнерство, и Уитстон прошерстил газеты в поисках помощи с электричеством, когда он прочитал журнал Стерджена и статью Якоби и стал большим поклонником Ома.
Затем, в 1838 году, Британская ассоциация содействия развитию науки решила выделить 100 фунтов стерлингов на перевод и издание научных мемуаров.[16] С помощью и при поддержке Уитстона (он был членом комитета) они решили перевести и опубликовать всю книгу Ома 1827 года[17] во втором томе «Избранных трудов зарубежных академий наук и из иностранных журналов»[18] в 1841 г.
, и внезапно многие английские ученые стали поклонниками Ома. В том же году Ом был удостоен высшей награды Английского королевского общества — медали Копли за «исследования законов электрического тока».] Вскоре научные статьи были полны ученых, пишущих о теориях Ома, и Уитстон продолжал продвигать работу Ома, в том числе в 1842 году, когда он попросил свою подругу Иду Лавлейс сделать лучший перевод работы Ома, и в 1843 году, когда он представил то, что сейчас под названием «мост Уитстона», где Уитстон сказал, что «приборы и процессы, которые я собираюсь описать, основаны на принципах, установленных Омом в его теории гальванической цепи, а также на этой прекрасной и всеобъемлющей теории».)[20]
Ом чувствовал себя в долгу перед людьми из Королевского общества (очевидно, он не знал об Уитстоне) и посвятил им свою книгу 1849 года по молекулярной физике, сказав, что их поддержка придала ему храбрости, «которую раньше смягченный обескураживающим обращением, к возобновлению усилий в области науки».
Ом надеялся опубликовать три книги по молекулярной физике или, «если Бог даст мне на это долгие дни, четвертую», однако, когда он обнаружил, что его идеи уже опубликованы, он отказался от всего проекта. Ом умер в июле 1854 г. в возрасте 65 лет от «приступа апоплексического удара».[22] В конце концов, результаты Ома были названы «Законом Ома», и он просто записывается как Напряжение = Сопротивление x Ток. В 1861 году Британская ассоциация содействия развитию науки предложила стандартную единицу измерения сопротивления — Ома в честь Георга Ома (к 1867 году эта единица была сокращена до Ома). Поскольку заглавная буква O выглядит близкой к нулю, единицам измерения ома была присвоена греческая буква Omega, поскольку Omega начинается с буквы O, и мы используем эту номенклатуру по сей день. В качестве примечания: меня позабавило, что проводимость, или то, насколько легко для материалов измерить то, как течет электричество, измеряется в мхо в обратном порядке.
Итак, это была небольшая биография Георга Ома, рассказ о том, как он открыл закон Ома и как он стал принят в научных кругах.
Помимо Уитстона, был еще один человек, который узнал о законе Ома из журнала Стерджена, и, хотя он был всего лишь молодым пивоваром, в конце концов он использовал эти идеи, чтобы изменить мир. Его имя… Джеймс Прескотт Джоуль. И его рассказ в следующий раз об укротителях молний.
[1] Карл Кристиан фон Лангсдорф Иоганну Ому (1804 г.), найденный в «Некрологах умерших научных сотрудников: Джордж Саймон Ом» Труды Лондонского королевского общества (1 января 1856 г.), том. 7 р. 599
[2] Согласно Jungnickel, C и McCormmach, R Интеллектуальное господство над природой: теоретическая физика от Ома до Эйнштейна, том 1 (1990), с. 52
[3] Ohm, G «Ueber Elektricitätsleiter» Journal für Chemie und Physik (herausgegeben von Dr. Schweigger u Dr. Meinecke) vol 44 (1825) p. 12
[4] Письмо Поггендорфа редактору, цитируемое в Schagrin, M «Сопротивление закону Ома» (4 февраля 1963) Американский журнал физики vo. 31 № 7 с. 542
[5] Шагрин, М.
«Сопротивление закону Ома» (4 февраля 1963 г.) American Journal of Physics vo. 31 № 7 с. 545
[6] Ohm, G «Bestimmung des Gesetzes…» Journal für Chemie und Physik vol. 46 (1826) с. 25 переведено и найдено в Schagrin, M «Сопротивление закону Ома» (4 февраля 1963 г.) American Journal of Physics vo. 31 № 7 с. 543
[7] Георг Ом в 1826 г. переведен и процитирован в Appleyard, R 9.0758 Пионеры электрической связи (1968) с. 199
[8] Jungnickel, C и McCormmach, R Интеллектуальное господство над природой: теоретическая физика от Ома до Эйнштейна, том 1 (1990) с. 53
[9] Цитируется и переведено Tyndall, J «Reports on the Progress of the Physical Sciences» London, Edinburgh and Dublin Phil. Маг. [Четвертая серия] (май 1852 г.) с. 322
[10] Шагрин М. «Сопротивление закону Ома» (4 февраля 1963 г.) American Journal of Physics в.о. 31 № 7 с. 540
[11] Найдено в Ллойд Уильям, Т Физика, пионер науки (1959) с.
668
[12] Д-р Дж. Ламонт «Некрологи умерших научных сотрудников: Джордж Саймон Ом» Proceedings of London Royal Society (1 января 1856 г.) vol. 7 р. 600
[13] Согласно Jungnickel, C и McCormmach, R Интеллектуальное господство над природой: теоретическая физика от Ома до Эйнштейна, том 1 (1990) с. 57-8
[14] Стерджен, В. «Описание электромагнитного двигателя» Анналы электричества, том. 1 (октябрь 1836 г.) с. 78
[15] Якоби, М. «О применении электромагнетизма к движению машин» (апрель 1835 г.) Анналы электричества, магнетизма и химии (октябрь 1837 г.) с. 422
[16] «О переводе зарубежных научных мемуаров» Британская ассоциация содействия развитию науки Доклад ежегодного собрания vo. 10 (1841) с. 446
[17] Bowers, B Сэр Чарльз Уитстон FRS (2001) с. 102
[18] Taylor, R Научные мемуары, выбранные из трудов… vol. 2 (1841) с. 401
[19] Медаль Копли 1841 г.
