Jedno, czy raczej… dwa prawa Ohma?

Oto czwarty artykuł z historycznej serii dotyczącej prapoczątków i początków elektroniki oraz prawa Ohma. W tym artykule bierzemy pod lupę prawo Ohma, a raczej to, co niektórzy nazywają pierwszym i drugim prawem Ohma i zastanawiamy się, czy i na ile te dwa prawa rzeczywiście są podstawą elektroniki…

W pierwszym artykule tej historycznej serii, zatytułowanym Bardzo skromne prapoczątki elektroniki pokazałem, co do końca XVIII wieku wiedzieliśmy o elektryczności. W drugim artykule Prawo Ohma, Frankenstein i gilotyna omówiłem sytuację na samym początku XIX wieku, gdy profesor Aldini publicznie przeprowadzał swoje szokujące, makabryczne i wprowadzające w błąd eksperymenty. Pokazałem ówczesne dylematy i to, skąd wziął się słynny potwór zwany niesłusznie Frankensteinem.

W trzecim artykule Pierwiastkowe prawo Barlowa, logarytmiczne prawo Ohma… pokazałem trudną sytuację ówczesnych badaczy oraz przyczyny powodujące, że z gruntu fałszywe były wnioski Petera Barlowa i Georga S. Ohma wyciągnięte z prowadzonych przez nich badań.

Teraz w czwartym artykule serii pokażę, jak przypadek i na pozór drobny szczegół zdecydowały, że testy Ohma przeprowadzone zimą (1825/1826) dały zupełnie inne rezultaty i zupełnie inne wnioski.

Zimowe testy G. S. Ohma

Dziś mówimy, że napięcie baterii nie jest stałe – zmniejsza się wraz ze zwiększaniem prądu obciążenia oraz zmniejsza się z upływem czasu pracy, co nazywamy wyczerpywaniem baterii.

Zarówno Georg Ohm, jak i inni ówcześni badacze też mieli świadomość, że „siła” używanych przez nich ogniw i baterii elektrycznych nie jest stała. Nie rozumieli szczegółów, ale wspominali o tym problemie i próbowali temu zaradzić.

Badania Ohma dotyczyły zależności prądu od rozmiarów drutów. Badania z roku 1825 doprowadziły go do wniosku, że w prostym obwodzie elektrycznym (galwanicznym) występuje logarytmiczna zależność między długością przewodu (metalowego drutu) a płynącym prądem. Omawiałem to w poprzednim artykule serii.

Rysunek 1 pokazuje fragment artykułu Ohma, który ukazał się w następnym roku. Wspomniany tu Poggendorf był badaczem i redaktorem czasopisma, w którym też publikował Ohm. Poggendorf podpowiedział, że lepiej byłoby wykorzystać źródło o lepszej stabilności, a mianowicie ogniwo termoelektryczne, wynalezione parę lat wcześniej przez (bałtyckiego) Niemca T. J. Seebecka.

I właśnie ta rada Poggendorfa to był wielce szczęśliwy przypadek, który umożliwił Ohmowi wyciągnięcie prawidłowych wniosków. Zimą 1825/26 Ohm wykorzystał termoogniwo miedź / bizmut. Rysunek 2 pochodzi z publikacji (Popular Science) o kilkadziesiąt lat późniejszej, ale mniej więcej tak zbudowane było stanowisko do badań.

Testowane druty Ohm dołączał za pośrednictwem miseczek wypełnionych rtęcią (Hg). W systemie był jeden przyrząd pomiarowy – waga skrętna (torsion head) z magnesem – z igłą magnetyczną, której odchylenie wskazywało natężenie prądu.

Podkreślam jeszcze raz, że Ohm nie mierzył napięcia, bo najprościej mówiąc, nie miał czym. Szczęśliwy przypadek (podpowiedź Poggendorfa) sprawił, że nie było to konieczne. Źródłem napięcia była dość potężna termopara o małej rezystancji wewnętrznej, czyli o stabilnym napięciu wyjściowym. Jeden koniec termopary był umieszczony w naczyniu z wrzącą wodą, drugi – w naczyniu z lodem, a raczej ze śniegiem. Wtedy nie było zamrażarek i lodówek, więc takie testy były możliwe tylko zimą. Ohm przeprowadzał je w styczniu.

Taka termopara dawała malutkie napięcie, szacunkowo tylko około 7 miliwoltów (0,007 V), ale jego wartość była stabilna i to pozwoliło wyciągnąć prawidłowe wnioski z tak przeprowadzonej nowej serii pomiarów.
(…)

——– ciach! ——–

To jest tylko fragment artykułu, którego pełna wersja ukazała się w numerze styczniowym czasopisma Zrozumieć Elektronikę (ZE 1/2025). Czasopismo aktualnie nie ma wersji drukowanej na papierze. Wydawane jest w postaci elektronicznej (plików PDF). Pełną wersję czasopisma znajdziesz na moim profilu Patronite i dostępna jest dla Patronów, którzy wspierają mnie kwotą co najmniej 10 zł miesięcznie. Natomiast niepełna, okrojona wersja, pozwalająca zapoznać się z zawartością numeru ZE 1/2025 znajduje się tutaj.

Piotr Górecki

 

Uwaga! Osoby, które nie są (jeszcze) moimi stałymi Patronami, mogą nabyć PDF-y z pełną wersję tego numeru oraz wszystkich innych numerów czasopisma wydanych od stycznia 2023, „stawiając mi kawę” (10 złotych za jeden numer czasopisma w postaci pliku PDF).
W tym celu należy kliknąć link (https://buycoffee.to/piotr-gorecki), lub poniższy obrazek

Następnie wybrać – Postaw kawę za:
– jeśli jeden numer ZE – 10 zł,
– jeśli kilka numerów ZE – Własna kwota. I tu wpisać kwotę zależną od liczby zamawianych numerów – wydań (N x 10 zł),
Wpisać imię nazwisko.
Podać adres e-mail.
Koniecznie zaznaczyć: „Chcę dodać dedykację/Wiadomość dla Twórcy” i tu wpisać, który numer lub numery ZE mam wysłać na podany adres e-mailowy. Jeśli ma to być numer z tym artykułem trzeba zaznaczyć, że chodzi o ZE 1/2025.
UWAGA!!! E-mail z linkiem do materiałów (Smash) wysyłamy zazwyczaj w ciągu 24 godzin. Czasem zdarza się jednak, że trafia do spamu. Jeśli więc nie pojawi się w ciągu 48 godzin prosimy sprawdzić w folderze spam, a ewentualny problem zgłosić na adres: kontakt@piotr-gorecki.pl.