Pierwiastkowe prawo Barlowa, logarytmiczne prawo Ohma…

Oto trzeci artykuł z historycznej serii, dotyczącej prapoczątków i początków elektroniki oraz prawa Ohma. Pokazuje okoliczności powstania prawa Ohma oraz to, czego ono tak naprawdę dotyczyło, nadal dotyczy, jakie powinno być jego znaczenie i jak to wpływa na zrozumienie trudniejszych aspektów elektroniki.

W pierwszym artykule tej historycznej serii, zatytułowanym Niezwykle skromne prapoczątki elektroniki pokazałem, co do końca XVIII wieku wiedzieliśmy o elektryczności. Omówiłem, dlaczego dopiero rok 1800 można śmiało uznać za początek ery elektryczności, a ściślej, jako przełomową datę, od której zaczęły się intensywne badania elektryczności. Nowo odkrytej elektryczności, którą Alessandro Volta na cześć swojego naukowego adwersarza nazwał elektrycznością galwaniczną. 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, skąd wziął się słynny potwór, zwany niesłusznie Frankensteinem i naświetliłem problemy, jakie mieli ówcześni ludzie nauki z określeniem, czym tak naprawdę jest świeżo odkryta elektryczność galwaniczna i jakie ma właściwości? W szczególności, jak się ona ma do znanej wcześniej elektryczności naturalnej, dziś zwanej elektrycznością statyczną.

Podkreślam, że na samym początku XIX wieku elektryczność była sensacją, związaną silnie z życiem i ze zmartwychwstaniem. Publiczne pokazy elektryczne budziły ogromne zainteresowanie, ale zainteresowanie powierzchowne. Ówcześni naukowcy, czyli ludzie najlepiej wykształceni, nie mieli jasnego poglądu, czym jest „elektryczność zwierzęca”, „elektryczność galwaniczna” oraz znana wcześniej „elektryczność naturalna”. Głównie dlatego, że nie mogli zbadać szczegółów, nie posiadając praktycznie żadnych przyrządów pomiarowych. I nie mając właściwego wyobrażenia o właściwościach i parametrach „elektryczności”.

Dziś wydaje się, powtarzam – wydaje się, to proste i łatwe, ale kiedyś wcale nie było oczywiste, jakie parametry ma elektryczność. Nie zapominajmy, że panowały teorie fluidów i mówiono o fluidzie, a raczej o fluidach elektrycznych. Podobno dopiero w roku 1820 A. M. Ampere zaproponował dwa oddzielne pojęcia napięcia elektrycznego i prądu elektrycznego jako „parametrów elektryczności”. Zaproponował, ale nie było ich czym mierzyć. Ampere mierzył głównie siły działające podczas przepływu prądu elektrycznego.

Jak już pisałem, wcześniej do badań elektryczności naturalnej (statycznej) wykorzystywano elektroskopy, które można uznać za woltomierze, ale były one zbyt mało czułe do badań elektryczności galwanicznej / zwierzęcej. Pierwsze pomiary „siły elektryczności” były w istocie pomiarami prądu, polegającymi na sprawdzaniu ilości metali wydzielających się podczas przepływu prądu przez roztwory soli metali, która zależy od ładunku jaki przepłynął przez układ.

W roku 1820 Hans Christian Ørsted (Oersted) – rysunki 1 i 2 – opublikował pracę pokazującą, że przepływ prądu elektrycznego powoduje odchylenie igły kompasu.

 

Było to ogromnie ważne powiązanie elektryczności z magnetyzmem, ale nas interesuje teraz tylko to, że zjawisko opisane przez Oersteda szybko wykorzystano do pomiarów – najpierw właśnie do pomiarów prądu – natężenia prądu. A napięcia nie było czym mierzyć…

Wspomnę tylko, że pierwszym przyrządem do pomiaru napięcia był…

nie, nie woltomierz, tylko, jak sama nazwa wskazuje: potencjomierz, czyli potencjometr! Tak! Ale potencjomierze zaczęto wykorzystywać znacząco później. Na razie mówimy o początkach XIX wieku.

Barlow i perspektywa telegrafu elektrycznego

Przyrządów pomiarowych nie mieli uczeni uniwersyteccy, którzy byliby zainteresowani badaniami prądu elektrycznego „dla dobra nauki”. Przyrządów nie mieli też ci, którzy chcieli wykorzystać elektryczność w praktyce. Na przykład w telegrafie, pozwalającym przesyłać informacje na duże odległości za pomocą metalowych drutów. Pomijamy wcześniej wprowadzone do użytku elektryczne dzwonki, które miały niewielkie znaczenie.

Na początku XIX wieku telegraf nie był czymś nowym. Od roku 1791 we Francji funkcjonowały linie telegrafu optycznego (ale nie światłowodowego), budowane według pomysłu braci Claude i Ignace Chappe. Sieć była zaskakująco duża i w szczycie swej świetności łączyła wszystkie większe miasta Francji. Napoleon wykorzystywał telegraf optyczny w swoich kampaniach wojskowych. Linie telegrafu optycznego mieliśmy także na terenie Polski. Prawdopodobnie wojskową linię między Warszawą a Modlinem około roku 1830, a na pewno od roku 1835 rządową (carską) linię między Warszawą i stołecznym Petersburgiem.

(…)

——– ciach! ——–

To jest tylko fragment artykułu, którego pełna wersja ukazała się w numerze grudniowym czasopisma Zrozumieć Elektronikę (ZE 12/2024). 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 12/2024 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:
– jeśli jeden numer ZE – 10 zł,
– jeśli kilka numerów ZE – WSPIERAM ZA. I tu wpisać kwotę zależną od liczby zamawianych numerów – wydań (N x 10 zł),
Wpisać imię nazwisko.
Podać adres e-mail.
Koniecznie zaznaczyć: „Chcę dołączyć 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 12/2024.
UWAGA!!! E-mail z linkiem do materiałów (weTransfer) 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.