Georg Ohm

Georg Simon Ohm se narodil v malém bavorském městečku Erlangen. Jeho táta Johann Ohm měl dobře prospěrující zámečnickou dílnu. Jeho máma Marie brzy zemřela. Johann Ohm neměl žádné vzdělání, byl to samouk, kterého věda nesmírně přitahovala. Zajímal se o matematiku, fyziku a filozofii a tuto svou vášeň se snažil předat Georgovi a jeho mladšímu bratrovi Martinovi. V šestnácti letech začal George studovat přírodní vědy a filozofii na erlangenské univerzitě. Studium bylo ale finančně náročné, a tak ho musel po třech semestrech přerušit.

George Simon Ohm.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Public domain.

Dobrý učitel

V roce 1806 přijal místo učitele matematiky na soukromé škole ve švýcarském Nidau a později v Neuchateli. Po několika letech se vrátil zpět na univerzitu a v roce 1811 studium dokončil. Napsal disertační práce O světle a barvách a díky ní získal doktorát. Další ři semestry působil na erlangenské univerzitě jako soukromý docent matematiky, ale protože soukromí docenti nedostávali mzdu, musel se místa vzdát.

V roce 1813 přijal místo profesora matematiky a fyziky na reálce v Bamberku. Během působení na této škole napsal v roce 1817 knihu o geometrii Základy účelného výkladu geometrie jakožto prostředku vyššího vzdělání.

Po čtyřech letech přešel na jezuitskou kolej v Kolíně nad Rýnem. Tam se stal správcem fyzikálního kabinetu, zasloužil se o zřízení chemické laboratoře a začal experimentovat s elektrickým obvodem. Byl považován za výborného učitele. Mnoho jeho žáků se později stalo učiteli matematiky nebo fyziky nebo vědci, příkladem můžem být slavný matematik Johann Dirichlet.

Zkoumání elektrického proudu

Zaujaly ho dva velké objevy té doby: objev magnetických účinků elektrického proudu od Hanse Oersteda a objevy André Ampéra a Humprey Davyho. V roce 1825 uveřejnil dva články Předběžné sdělení zákona, podle něhož kovy vedou kontaktní elektřinu a O elektrické vodivosti kovů. Ohm se na rozdíl od ostatních nezajímal jen o jevy vyvolané elektrickým proudem, ale snažil se poznat zákonitosti elektrického obvodu. K experimentům použil primitivní galvanometr a Voltův článek. Po mnoha pokusech své závěry shrnul do tří bodů:

1. Elektrický odpor je charakteristickou vlastností každého vodiče a závisí na jeho délce, průřezu a na materiálu z něhož je vodič vyrobený.
2. Vyvrátil nesprávný názor, že elektrický proud se šíří jen povrchem vodiče. Naopak dokázal, že elektrický proud je rozložený v celém průřezu vodiče.
3. Poměry v jednoduchém elektrickém obvodu jsou jednoznačně určeny třemi veličinami: proudem, napětím a odporem.

Hledání závislosti proudu na odporu v jednoduchém obvodu s kovovými vodiči nebylo v té době nijak snadné. Jako zdroje napětí tu byly Voltovy články, zvyšování napětí se provádělo sériovým zapojováním většího počtu, což však mělo za následek i změnu velikosti vnitřního odporu obvodu. Nebyl také k dispozici dostatečně citlivý ampérmetr. S oběma problémy si Ohm při hledání zákonitostí v jednoduchém elektrickém obvodu skvěle poradil.

Klíčový pokus, ze kterého dnes všem dobře známý vzoreček vyplynul, provedl s aparaturou tak, aby nulová poloha magnetky byla rovnoběžně s mosazným vodičem, jehož délku v obvodu mohl měnit od 5 cm do 325 cm. Znal výsledky Oerstedových pokusů o účincích proudu na magnetku a znal i Coulombovu aparaturu. Procházející proud vyvolal magnetickou sílu, která vychylovala magnetku proti síle kroutící se struny. Úhel vychýlení magnetky byl závislou proměnnou při měření.

Při formulaci vztahu mezi napětím a proudem dospěl nejprve k nesprávným závěrům. Na doporučení Johanna Christiana Poggendorffa použil jako zdroje napětí termočlánek založený na Seebeckově jevu. Skládal se z měděného a vizmutového vodiče, jeden spoj byl ponořený do směsi ledu a vody a druhý do vroucí vody. Teplotní spád přibližně 100 °C poskytoval dostatečně konstantní elektromotorické napětí.

Do obvodu postupně zařazoval vodiče z různých kovů, různých délek a průřezů a magnetické působení protékajícího proudu měřil z velikosti úhlu natočení zavěšené magnetky. Z toho měření Ohm odvodil vztah, který pomocí dnešních značek můžeme zapsat:

kde U_e je elektromotorické napětí zdroje, r vnitřní odpor a R odpor pokusného vodiče.

Všechny výsledky svých experimentů Ohm uveřejnil v roce 1826 v práci Určení zákona. Když Ohm ukončil své experimenty rozhodl se (i když to nebylo v té době zcela obvyklé) podepřít výsledky své práce i teoretickým důkazem. Jeho pracovní vytížení mu to však nedovolovalo. V roce 1826 požádal o roční studijní dovolenou a odjel za svým bratrem Martinem do Berlína. Ten se mezitím stal univerzitním profesorem.

Těžká cesta ke slávě

V Berlíně Ohm dokončil v roce 1827 knihu o 245 stranách, která byla vyšla pod názvem Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet (Galvanický okruh matematicky zkoumaný). V knize teoreticky vysvětlil svůj zákon. Knihu někteří ignorovali, druzí dokonce zesměšňovali. Ohma odmítali především zastánci teorie, že elektřina je fluidum stejně jako teplo, jak se v té době tvrdilo.

 Georg Ohm: Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet

Protože se Ohm nedočkal uznání od německých přírodovědců, ztroskotaly i jeho naděje na univerzitní místo, které by mu poskytlo lepší možnosti k bádání. Následující léta žil velmi skromně a dával soukromé hodiny.

Experimentoval také v optice, akustice (objasnil teorii sirén) a vodivosti kapalin. Jeho práce pozvolna docházela uznání v cizině. Ve vlasti se mu dostalo ocenění až v roce 1833, kdy byl jmenován profesorem fyziky na Polytechnické škole v Norimberku. Ale ani toto místo, na kterém působil celých šestnáct let, ještě nebylo to, po kterém toužil.

V roce 1841 Ohma londýnská Royal Society ocenila svým nejvyšším vyznamenáním, Copleyovou medailí a následující rok ho přijala za svého člena. Georg Simon Ohm se pak stal členem akademií v Berlíně, Turínu a v Bavorsku.

Teprve v roce 1849, když mu bylo šedesát let, byl jmenován správcem kabinetu fyziky bavorské akademie a zanedlouho se mu splnil i jeho životní sen. Roku 1852 byl jmenován profesorem experimentální fyziky na mnichovské univerzitě.

Ohm nebyl ženatý a celý život prožil ve velmi skromných poměrech. V Mnichově v roce 1854 po záchvatu mozkové mrtvice zemřel. Ironií osudu je, že na jeho náhrobním kameni je chybně uveden nejen rok narození 1787, ale i den úmrtí.

Ohmův zákon byl jedním z nejdiskutovanějších a nejvíce zpochybňovaných zákonů. Ještě v roce 1876, tedy po zásadních objevech Jamese Maxwella a dlouho po Ohmově smrti, byla v Anglii vytvořena vědecká komise, která měla přezkoumat správnost Ohmovy formulace. Po několika zasedáních potvrdila, že zákon je platný. Největšího ocenění se tak Georgu Simonu Ohmovi dostalo až třicet let po smrti. Na mezinárodním kongresu fyziků v roce 1881 v Paříži bylo rozhodnuto, že jednotka elektrického odporu se bude nazývat ohm.

Použité zdroje

[1] BOREC, T. Dobrý den, pane Ampére. 1. vydání. Praha: Státní pedagogické nakladatelství, 1980. ISBN 14–031–81.

[2] JÁCHIM, F. Před 175 lety publikoval Georg Simon Ohm jeden ze základních zákonů elektřiny. Matematika Fyzika Informatika: časopis pro výuku na základních a středních školách, březen 2001, roč. 10, č.7, s. 441–443. ISSN 1210–1761.

[3] KOLOMÝ, R. Georg Simon Ohm – 150 let od úmrtí. Matematika Fyzika Informatika: časopis pro výuku na základních a středních školách, červen 2004, roč. 13, č. 9, s. 630–634. ISSN 1210–1761.

[4] LENARD, P. Velcí přírodozpytci, Družstevní práce, Praha 1943.