Георг Симон Ом — великий ученый из народа

Георг Симон Ом (нем. GeorgSimonOhm, 1787-1854) – известный немецкий физик, разработавший и практически подтвердивший закон, который отразил связь между силой тока, напряжением и сопротивлением. Авторству ученого принадлежит акустический закон, получивший широкое признание после его смерти.

Под крылом отца

Георг Симон Ом появился на свет 16 марта 1787 года в небольшом прусском городке Эрпаген. Его отец Иоганн Вольфганг профессионально занимался слесарным делом и при этом все время тяготел к новым знаниям. Он самостоятельно изучал математику, а также проходил обучение в школе технического рисования. Мать будущего ученого Мария Елизавета была дочерью кузнеца и родила своему мужу семерых детей. Когда Георг был младшим подростком она скончалась во время родов, оставив Иоганна с двумя сыновьями и дочкой. Чтобы обеспечить им нормальную жизнь отец много трудился, а все свободное время посвящал детям.

Первая школа, где учился Георг была частной и в ней преподавал всего один человек – ее владелец, бывший чулочник. Не имея педагогического образования, он оказался талантливым учителем и хорошо подготовил подопечного к поступлению в гимназию. Акцент в преподавании здесь делался на языки, поэтому точные науки Ому приходилось осваивать вместе с отцом. Георг вместе с младшим братом Мартином (в будущем профессор математики) показывал недюжинные способности и вскоре с ними начали заниматься университетские преподаватели. Один из них – К. Лангсдорф даже согласился проэкзаменовать Ома по окончании гимназии и вынес вердикт, что он очень талантлив и обязательно станет знаменитым.

Начало своего пути

В 1805 году Ом без проблем был зачислен в Эрлангенский университет, где учился без особых проблем. Здесь он увлекся танцами и бильярдом, демонстрируя успехи в новых для себя занятиях. Отцу смена жизненных ориентиров не очень нравилась, что привело к заметному ухудшению отношений с сыном. В результате спустя три семестра молодой студент покинул стены Альма-матер и отправился преподавать математику в швейцарский городок Готтштадт. Спустя два года Ом перебирается в немецкий Нейербург, продолжая педагогическую практику. На этой стезе он приобретет солидный опыт, который будет обобщен в методической статье, увидевшей свет в 1817 году.

В 1811 году Георг возвращается в родной город и вновь садится за студенческую скамью. Он сделал это столь успешно, что в течение этого же года защитил диплом, написал диссертацию и получил ученую степень доктора философских наук. После завершения обучения ему предложили поработать в должности приват-доцента кафедры математики. Поначалу Ом воспринял свою работу с энтузиазмом, но через 1,5 года вынужден был покинуть университет из-за материальных проблем. В период 1812-1816 годов Георг работает в школе Бамберга преподавателем физики и математики, а после ее закрытия получает предложение переехать в Кельн для обучения слушателей подготовительных классов.

Кельнский период

В этом городе ученый проведет 9 лет. На новом месте его переполняли позитивные эмоции – удобное расписание занятий, отличное оборудование, добрые отношения с коллегами создавали отличный жизненный фон. Из-за появившегося свободного времени параллельно с преподаванием Ом всерьез занялся наукой. В сфере его интересов – процессы, происходящие в электрических цепях.

Но сперва Георг занялся своими приборами, многие из которых нуждались в ремонте. С характерной для него въедливостью он стал готовить аппаратуру для запланированных экспериментов. Ома все больше интересовала физика с ее многочисленными загадками, да и конкуренция в этой области была не столь сильна. Направление движения к намеченной цели ученый определял порой интуитивно, но очень точно. Он понял, что сначала необходимо овладеть способами количественного исследования явлений.

Открытие закона Ома

Ом усовершенствовал принцип измерения тока, акцентировав внимание не на тепловом, а на магнитном действии, ранее открытым датским коллегой Эрстедом. В его приборе ток, проходивший по проводнику, заставлял перемещаться магнитную стрелку, которая висела на упругой проволоке из золота. Её верхний конец прикреплялся к специальному винту, с помощью которого ученый компенсировал поворот стрелки, спровоцированный магнитным воздействием. При этом угол поворота винта выступал мерилом тока.

На первых порах экспериментатор работал с гальваническими источниками тока, но вскоре понял, что они генерируют ток, интенсивно убывающий со временем. Игнорирование этого обстоятельства вызвало определенные неточности в его первых статьях. Пытливый ум Георга помог ему преодолеть затруднение, и он обратился к явлению, впервые описанному Томасом Зеебеком. Оно связано с возникновением электричества в цепи из двух проводников при условии, что спаи между ними имеют неодинаковую температуру.

Для своего эксперимента ученый взял термопару медь и висмут, при этом первый спай был расположен в кипятке, а второй в тающем снеге. В результате устройство обеспечило необходимую стабильность тока, что позволило автору сделать объективные выводы о влиянии длины, сечения и химического состава проводников на электрический ток. Позднее Ом изменил установку, включив в нее 8 медных проволок различной длины, но идентичного диаметра. Автор и в дальнейшем неоднократно менял условия эксперимента – брались разные термоэлементы, в том числе латунные проволоки, корректировалось сопротивление, но результат наблюдений сводился к уже выведенной формуле.

В результате был открыт эмпирический закон, в котором устанавливалась связь между силой тока в проводнике с напряжением на его концах и сопротивлением.

Георгу удалось доказать, что в его уравнении постоянная b (характеризует свойства электроустановки) не зависит от длины проводника и возбуждающей силы. Это дало основание полагать, что данная величина отражает свойства неизменяемой части электрической цепи. Суммирование в знаменателе выведенной формулы корректно лишь для параметров с одинаковыми наименованиями, поэтому постоянная b характеризует проводимость неизменяемого сегмента цепи.

Популярно о законе Ома рассказано в видео.

Также ученый проводил исследования, ставящие целью определения величин проводимости проводников. Для этого он использовал способ, ставший классическим в экспериментальной физике. Георг поочередно подключал выполненные из различных материалов тонкие проводники схожего диаметра между двумя точками цепи. Затем он измерял их длину, добиваясь получения определенной величины тока. Свои выводы Ом подробно изложил в статье, опубликованной на страницах издания «Журнал физики и химии» в 1826 году.

К этому времени Ом прочно осел в Берлине, где трудился в научном центре с очень скромной нагрузкой три часа в неделю. Зато это давало возможность активно заниматься наукой. В 1829 году вышла ещё одна статья ученого, в которой он обосновал общие принципы функционирования электроизмерительных приборов, предложив эталон электрического сопротивления. Год спустя увидела свет еще одна работа – «Попытка создания приближенной теории униполярной проводимости», о которой восторженно высказывался Майкл Фарадей. Несмотря на все старания, всеобщего признания у себя на родине физик поначалу не получил и даже письмо баварскому королю не возымело особого действия.

Ому принадлежит авторство понятия электродвижущей силы. Он сформулировал свой закон не только в дифференциальных значениях, но и в конечных величинах, подходящих для частных случаев отдельных электроцепей, среди которых первостепенное значение имела термоэлектрическая цепь.

Переезд в Нюрнберг

В 1833 году Ом переезжает в Нюрнберг, куда его пригласили на должность профессора физики в недавно открывшуюся специализированную школу. В дальнейшем он возглавил кафедру математики и получил место ректора школы. В это время научные приоритеты Георга начинают меняться – его стала интересовать акустика.

В 1843 году ему удалось сформулировать акустический закон, названный именем автора. Он основан на природе слуховой системы человека, которая способна дифференцировать сложную звуковую волну на отдельные сегменты, то есть до определенных пределов мы воспринимаем индивидуальные частоты, вместе создающие сложное звучание. Ом доказал, что элементарные акустические ощущения вызывают гармонические колебания, на которые ухо разделяет сложные звуки. Поначалу этот закон, как и предыдущий не нашел широкого признания. Лишь спустя 20 лет немец Гемгольц провел серию более точных экспериментов с резонаторами, которые подтвердили выводы Ома.

Международное признание

Со временем Георг получил признание на мировом уровне. Его работы издаются на нескольких европейских языках. На русский переводов не было, но работавшие в России учёные немецкого происхождения Борис Семёнович Якоби и Эмилий Христианович Ленц всячески пропагандировали выводы ученого. Как апофеоз заслуг Ома выступило его награждение золотой медалью и принятие в ряды членов Лондонского королевского общества. Георг стал всего вторым ученым из Германии, удостоившимся такой чести. Несмотря на это, у него оставалось немало противников, которые не только принижали заслуги, но и откровенно препятствовали работе.

Оценили труды соотечественника и на родине. В 1845 году физик стал членом Баварской АН, а в 1849 году он был приглашен в Мюнхен на место экстраординарного профессора. Вскоре он получает должность официального хранителя коллекции физических и математических приборов, а также работает референтом по телеграфному департаменту при Министерстве госторговли. На протяжении всей жизни ученый испытывал необыкновенно теплые чувства к брату Мартину, который оставался его самым главным критиком и советчиком. Не менее близкие отношения были у Ома и с отцом, которому он был безмерно благодарен за предоставленную возможность прикоснуться к науке.

В 1852 году Георга наконец назначили ординарным профессором, но его здоровье к тому времени оставляло желать лучшего. В 1854 году у него случился сердечный приступ, после чего баварский король освободил ученого от чтения лекций, однако через 12 дней Ом скончался.

Георг Ом ушел из жизни 6 июля 1854 года и был захоронен на Старом кладбище Мюнхена.

Интересные факты

• На барельефе памятника в Мюнхене, открытом в 1895 году, Ом предстает рядом с отцом, который изображен в рабочем фартуке и что-то трепетно рассказывает сыну держащему книгу в руках.

• В 1881 году именем немецкого ученого была названа единица электрического сопротивления.
• Преданность науке со стороны Ома была столь велика, что за всю жизнь он так и не создал собственной семьи.
• Родной брат Георга Мартин также прославился в науке, став известным математиком.
• Американский ученый Дж. Генри сравнил закон, сформулированный Омом, с молнией, которая осветила темную комнату.
• Приобретенными знаниями Ом щедро делился со своими учениками, среди которых оказалось немало известных ученых, например, математик П. Дирихле и астроном Е. Гейс.