Pokračujeme v díle těch,
kteří byli první.

Aktuální vydání

Číslo 3/2017 vyšlo
tiskem 15. 3. 2017. V elektronické verzi na webu bude ihned. 

Téma: Amper 2017 – 25. mezinárodní elektrotechnický veletrh

Hlavní článek
Problémy elektromobility

Aktuality

MSV 2017 zacílí na Průmysl 4.0, automatizaci, environmentální technologie, dopravu a logistiku Již potřetí se na MSV 2017 upře pozornost na nové trendy průmyslové výroby. Průmysl 4.0 s…

Současné možnosti elektromobility představí AMPER Motion 2017 Největší přehlídka elektromobility v ČR proběhne 21.- 24. 3. na brněnském výstavišti a…

Startuje 9. ročník největší tuzemské ekologické soutěže Odstartoval již 9. ročník největší tuzemské ekologické soutěže E.ON Energy Globe.…

V distribuční soustavě (DS) ČEZ Distribuce, a. s. je vyhlášen kalamitní stav Od 9 h dne 24.2.2017 je vyhlášen kalamitní stav v Karlovarském kraji - okres Karlovy Vary…

Veletrh Věda Výzkum Inovace 2017 zahájí místopředseda vlády Pavel Bělobrádek Letošní ročník Veletrhu Věda Výzkum Inovace zahájí na brněnském výstavišti 28. února 2017…

Chytré lampy PRE potvrdily zhoršenou smogovou situaci v Praze Chytré lampy PRE potvrdily v rámci svého pilotního provozu, že v Holešovicích a…

Více aktualit

Vývoj názorů na podstatu elektřiny (42)

číslo 6/2004

archiv

Vývoj názorů na podstatu elektřiny (42)

Ing. Josef Heřman, CSc.

8.4 Georg Simon Ohm

Pozdě naplněná tužba
Georg Simon byl nejstarší syn zámečnického mistra v Erlangenu. Jeho usilovně se sebevzdělávající otec mu poskytl solidní základy matematiky a fyziky. V tomto směru ho naučil pravděpodobně i více, než mu potom dalo studium na gymnáziu i erlangenské univerzitě. Pouhé tři semestry na této univerzitě přesvědčily otce o tom, že zdejší studium je pro jeho syna málo přínosné, a přinutil mladého Ohma z univerzity odejít a věnovat se učitelskému povolání. Georg Ohm pak několik let působil v nepříliš podnětných podmínkách jako učitel matematiky. V této činnosti pokračoval i po získání doktorského titulu roku 1811 na univerzitě v Erlangenu.

Obr. 1

Teprve získání postu staršího učitele matematiky a fyziky na reformovaném jezuitském gymnáziu v Kolíně nad Rýnem v roce 1817 a dobře vybavená školní laboratoř ho stimulovaly k vědecké práci ve fyzice. Usilovně studoval francouzské klasiky tohoto oboru – předně Lagrangea, Legendrea, Laplacea, Biota a Poissona, později Fouriera a Fresnela. Po Oerstedově objevu elektromagnetismu roku 1820 začal experimentovat s elektřinou a magnetismem. Avšak teprve roku 1825 ve svém výzkumu dospěl k určitým závěrům, které mohl publikovat. Následující dva roky byly nejplodnějším Ohmovým vědeckým obdobím – obdobím, kdy formuloval svůj proslulý zákon.

Přestože jeho kvalifikace byla uznávána, nedařilo se mu i nadále zastávat místo univerzitního profesora matematiky a fyziky. Po několikaletém působení na vojenské škole v Berlíně se vrátil do Bavorska a přijal místo profesora na Polytechnickém institutu v Norimberku. Jeho celoživotní přání se mu splnilo až dva roky před smrtí, kdy byl jmenován vedoucím katedry fyziky na univerzitě v Mnichově.

První série experimentů
V roce 1825 již byla všeobecně známa skutečnost, že je-li v elektrickém obvodu nahrazen vodič jiným vodičem horší vodivosti, projeví se to v menší výchylce magnetické střelky. Ohm se proto rozhodl měřit rozdíly v magnetických silách různých vzorků vodičů stejného průřezu a zhotovených ze stejného materiálu, avšak rozdílné délky. Jako standard použil vzorek s nejmenším odporem, tedy vzorek nejkratší. Jeho hodnotu stanovil jako referenční. Postupoval tak, že měřil ztrátu „síly„ proudu (Kraftverlust) každého vzorku vodiče a porovnával ji s referenční hodnotou standardu. K měření používal vlastnoručně zhotovené citlivé torzní váhy Coulombova typu (viz ELEKTRO 4/2002).

Měření každého testovaného vzorku opakoval několikrát a výsledky interpoloval k referenční hodnotě „síly„ standardu. Při těchto experimentech čelil dvěma hlavním obtížím:

  1. zdroj, který použil – galvanický článek –, produkoval, jak bylo v té době u nich běžné, trvale se snižující napětí,

  2. následkem častých změn stavu vnějšího testovaného obvodu (uzavřený či otevřený) byly proudové rázy v obvodu; to způsobovalo problémy při odečítání hodnot z torzních vah.

První problém Ohm zčásti eliminoval tím, že uvažoval průměr ze dvou hodnot velikosti odporu standardu získaných před měřením a po měření testovaného vzorku. Druhou obtíž překonal odečtením údaje při pomalé změně, po odeznění proudového rázu. Tímto postupem a tabulkovým zpracováním hodnot vztažených k délkám drátů Ohm zjistil, že experimentálně získaným údajům ztráty „síly„ velmi dobře vyhovuje empirický vztah

Vztah. 1

kde x je délka vzorku vodiče, m a a konstanty.

Výsledky Ohm uvedl ve svém prvním vědeckém spise Předběžná oznámení návrhu zákona, podle kterého vedou kovy kontaktní elektřinu (Vorlaufige Anzeige des Gesetzes, nach welchem Metalle die Contaktelektricitat leiten). Uveřejnil jej v květnu 1825 v Journal für Chemie und Physik.

Druhá série experimentů
V druhé sérii pokusů se Ohm zaměřil na porovnávání vodivosti různých kovů. Za stejných podmínek jako v první sérii testoval vzorky vodičů stejného průměru, ale z rozdílných kovů. V tomto případě si za úkol zvolil měnit délku jednotlivých vzorků, až bylo dosaženo stejné ztráty „síly„ proudu, a tedy ekvivalence mezi vzorky. Při těchto experimentech se mu podařilo zcela vyloučit problém s proudovými rázy. Udělal to tak, že vždy vložil další vzorek před tím, než odstranil předcházející. Tak byly oba dočasně zapojeny paralelně a obvod vždy zůstával uzavřený.

Své experimenty Ohm popsal opět v časopise Journal für Chemie und Physik. V roce 1825 zde byly zveřejněny ještě dvě kratší noticky: O vodivosti kovů pro elektřinu (Ueber Leitungsfähigkeit der Metale für Electricität) a O vodičích elektřiny (Ueber Electricitätsleiter).

Třetí série experimentů
Zásadní změnou, kterou Ohm ve třetí sérii experimentů na Poggendorffovu radu učinil, byla náhrada galvanického článku termoelektrickým článkem, tvořeným dvojkovem bismut-měď (bimetal). Ohm tak patří mezi první badatele, kteří termoelektrický článek v praxi realizovali a využili. Odstranil tak jeden z problémů, které provázely jeho experimenty v první sérii.

K vytvoření konstantního teplotního rozdílu vnořil Ohm jeden konec dvojkovu do vařící vody a druhý do tajícího ledu. Jak bylo Ohmovi vlastní, připravil své experimenty velmi pečlivě a dokonale. Testoval osm vzorků měděného vodiče stejného průřezu a různé délky. Popis pokusů a závěry z nich vyplývající uvedl Ohm v článku Stanovení zákona, podle kterého vedou kovy kontaktní elektřinu (Bestimmung des Gesetzes, nach welchem Metalle die Contact-Electricität leiten). Ten se roku 1826 objevil opět v Journal für Chemie und Physik.

V druhém příspěvku „opravil„ závěry z prvního článku a uvedl vztah zákona již ve zřejmější podobě:

Vztah. 2

kde X je síla magnetického působení použitého vodiče o délce x, a, b konstanty, které ovlivňují velikost této síly a odpor zbytku obvodu.

V současné terminologii je „síla magnetického působení„ elektrický proud, konstanta a je přiložené napětí, b je vnitřní odpor zdroje. Zrodil se Ohmův zákon.

(pokračování)