Электрический ток, который приводит в действие вентиляторы и чайники в наших домах, регулируется законом Ома, фундаментальным правилом электрического тока, которое было дано Георгом Омом в 1827 году. Широкую применимость этого закона можно понять из того факта, что, несмотря на то, что он был сформулирован почти 200 лет назад, он актуален и сегодня и актуален почти для всех нас в повседневной жизни.
Независимо от того, включаете ли вы комнатный обогреватель или настраиваете утюг на режим хлопка, закон Ома — это то, что позволяет вам достичь желаемого тока для ваших конкретных нужд. В мире физики этот закон считается значимым и важным способом определения величины электрического тока, протекающего по проводнику.
Что такое закон Ома?
Закон Ома объясняет взаимосвязь между током, напряжением и сопротивлением. В нем говорится, что при постоянной температуре и физических условиях величина электрического тока (I) через металлический проводник в цепи прямо пропорциональна напряжению (V). Ом выразил это открытие в виде простого уравнения, описывающего взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением:
В ∝ Я
В = ИК
I = V/R или R = V/I
Здесь V = напряжение (вольты),
I = ток (ампер)
и R = сопротивление (Ом)
Вывод закона Ома из модели Друде
В 1900 году Пол Друде придумал модель Друде, упрощающую объяснение движения электронов в твердом теле, например в металле. Модель использовала классическую механику для рассмотрения твердого тела как фиксированного массива ядер в «море» несвязанных электронов и кинетическую теорию газов для оценки скорости дрейфа.
Друде использовал следующую формулу для расчета средней дрейфовой скорости электронов и аппроксимации проводимости ряда невалентных металлов:
р = -eEτ
Здесь p = средний импульс
−e = заряд электрона
τ = среднее время между
Плотность тока оказалась прямо пропорциональной напряженности электрического поля, так как и плотность тока, и импульс были пропорциональны скорости дрейфа. Применив закон Ома к своей модели движения электронов, Друде смог построить модели, предсказывающие свойства электронного транспорта металлов.
История закона Ома
1827 году закон Ома был представлен в книге Георга Ома "Гальваническая цепь, разработанная математически", но несмотря на то, что он был настолько фундаментальным для физики электричества, в то время этот закон не был хорошо воспринят другими учеными и критиками. Министр образования Германии того времени считал открытия Георга Ома ересью и говорил, что « ...физик, исповедующий такие ереси, недостоин преподавать науку».
В последующие годы Ом жил в бедности, давая частные уроки в Берлине, пока в 1833 году не стал директором Нюрнбергской политехнической школы. В 1841 году Королевское общество в Лондоне признало важность его открытия и наградило его медалью Копли. В следующем году они приняли его в члены.
В 1849 году, всего за 5 лет до его смерти, мечта всей жизни Ома осуществилась, когда он получил должность профессора экспериментальной физики в Мюнхенском университете.