La historia detrás de la ley de Ohm

¿Alguna vez te has preguntado cuánto de lo que hacemos podrías descubrir desde cero? Atar tu zapato puede parecerlo simple ahora, pero los niños tienen problemas para dominar la habilidad y soñar con ella la primera vez es aún más difícil. Lo mismo ocurre con muchas tecnologías que usamos todos los días. ¿Inventarías el ratón de la computadora o incluso la computadora si aún no existieran? Sin embargo, sin duda, una de las ecuaciones matemáticas más simples y útiles que es fundamental para la electrónica, la ley de Ohm, sería fácil de descifrar, ¿no es así? A menudo, es lo primero que aprendes sobre electrónica, pero entenderlo por primera vez resultó ser bastante difícil.

El tipo que descubrió la relación fue Georg Ohm, un profesor de matemáticas y física de secundaria de Colonia. Lo que quizás no sepa es que la primera vez que lo publicó, lo entendió mal. Pero, afortunadamente para nosotros, descubrió su error y pudo corregirlo.

No es solo una buena idea ...

La ley de Ohm es sencilla. Para una resistencia lineal, la corriente a través de la resistencia es proporcional al voltaje aplicado a través de ella. La constante de proporcionalidad es el recíproco del valor de resistencia en - como era de esperar - omo. Esta es solo una forma matemática elegante de decir I = E / R donde E es voltaje, I es corriente y R es resistencia. Por supuesto, el álgebra te dirá que E = IR y R = E / I.

Medir dos veces

Una pila de voltios de cobre y zinc.

Aunque eso parece obvio hoy, en el siglo XIX, no tanto. Hubo cierta conciencia de que la electricidad se originaba en la antigua Grecia. Sin embargo, hasta 1800, cuando Volta creó la batería "hidroeléctrica", lo que significa que era una celda húmeda, no había una manera fácil de crear un flujo constante para la investigación científica.

De 1800 a 1820, entonces, la ciencia pudo usar una masa voltaica para generar electricidad. Pero había una gran limitación. No había forma de medir el flujo de corriente en el circuito. En 1781, Henry Cavendish experimentó con frascos Leiden (básicamente un condensador de alto voltaje) y tubos de vidrio de diferentes diámetros y longitudes llenos de agua salada. Al no tener forma de medir el flujo, usaba su cuerpo y notaba cuán fuerte era el impacto que sentía. Señaló que la corriente está relacionada con el voltaje, pero no se lo mencionó a otros científicos y permaneció en gran parte desconocido hasta que Maxwell publicó el resultado en 1879.

El problema de la medición actual se resolvió en 1820 cuando Oersted demostró que una corriente produciría un campo magnético. Esto llevó a Schweigger y Poggendorff a inventar el galvanoscopio en 1821. Se trata esencialmente de una bobina con una brújula en su interior. Un flujo en el cable desviaría la aguja de la brújula y la cantidad de declinación le indicaría cuánta corriente hay en el cable.

Ohm quería estudiar la naturaleza de la corriente eléctrica y construyó tanto una batería como un galvanoscopio. Sus experimentos tenían como objetivo describir la cantidad de corriente que fluiría a través de una determinada longitud de cable. Medía la corriente que fluía de la batería usando solo su galvanoscopio y luego insertaba un trozo de cable y notaba la diferencia en la lectura.

Ho ...

En 1825, Ohm anunció su fórmula al mundo en un artículo titulado "Aviso previo de la ley según la cual los metales conducen en contacto con la electricidad". No es exactamente un título en el que se pueda hacer clic. Sin embargo, había un problema: la fórmula que tenía estaba equivocada.

Recuerde que no todas las unidades están acostumbradas hoy en día, por lo que la fórmula de Ohm midió V, la reducción en la desviación de la aguja causada por el hilo de prueba. La longitud del cable X y el voltaje aplicado M fueron factores clave, así como la resistencia del cable R. La fórmula incorrecta fue:

V = M log (1 + X / R)

Por lo que sabemos hoy, puede ver esto e inmediatamente saber que está mal. Sin embargo, en 1825 esto no era tan obvio. El documento fue aceptado para su publicación, pero antes de que se imprimiera, Ohm lanzó nuevos experimentos con una fuente de energía diferente. Se dio cuenta de que su fórmula estaba mal, pero ya era demasiado tarde.

Corrección

El problema fue la batería. Aunque pueda parecer obvio hoy en día, en 1825 no existía una conciencia generalizada de que el voltaje de una celda húmeda varía bajo carga. El amigo de Ohm, Poggendorff, sugirió que usara una batería termoeléctrica, lo que llamaríamos un termopar.

En "Determinación de la ley según la cual los metales conducen la electricidad de contacto, junto con los contornos de la teoría del dispositivo Volta y el galvanizador Schweigger", Ohm justificó. (Le gustaron los títulos largos). La fórmula allí no se parecía exactamente a lo que pensamos como la ley de Ohm, pero en realidad lo es si usted es responsable de la resistencia de la fuente de energía. En notación moderna, escribiríamos:

E = I / (Rb + R)

Aquí, Rb es la resistencia de la batería. En 1827, Ohm también publicó "La batería galvánica tratada matemáticamente" mostrando que al menos su habilidad para escribir buenos títulos había mejorado. ¿Eso está bien?

No tan rapido

Pensaría que todo el mundo estaría feliz de ver la ley de Ohm y aplicarla de inmediato. Eso no sucedió. La ciencia en ese momento era escéptica, como se podría argumentar que todavía lo es, y el establecimiento del día pensó que la ley de Ohm era demasiado simple para escapar de la comunidad durante treinta y tantos años. También había una fuerte sensación de que Ohm se apresuró a formular y no le gustaban sus métodos experimentales prácticos. El establecimiento vio a Ohm como un poser, más o menos.

El ministro de Educación alemán proclamó que "un profesor que predicaba tales herejías no era digno de enseñar ciencia". Otros dijeron que la obra es "una red de fantasías desnudas".

Durante seis años, el mundo siguió ignorando la ley de Ohm, en su mayor parte. Sin embargo, Pouillet publicó un artículo en 1831 en el que, sin darse cuenta, redescubrió la fórmula de Ohm. Probablemente se sintió decepcionado cuando, cuando se publicó la ley de Pouillet, otros señalaron que Ohm había hecho el mismo trabajo años antes.

Errata

Puede pensar que es extraño que Ohm publicara la fórmula incorrecta o que Pouillet repitiera un experimento, pero las cosas eran muy diferentes entonces. En realidad, Barlow intentó resolver el mismo problema en 1825 y publicó un hallazgo de que el flujo a través de un cable es inversamente proporcional a la raíz cuadrada del cable.

Este resultado fue incorrecto, pero apropiado para los datos, ya que Barlow no era responsable de la resistencia interna de la batería, como lo hizo Ohm. Incluso Barlow ha admitido que no está seguro de que su ley sea correcta. Una ventaja fue que Barlow inventó la rueda de Barlow, que era una forma inteligente de motor que usaba una rueda de metal, un imán y mercurio.

Reconocido

Al final, el trabajo de Ohm fue reconocido y no solo obtuvo el crédito, sino que su nombre todavía está en nuestros labios todos los días.

Si desea leer más detalles sobre Ohm, el Informe Anual de la Junta de Gobernadores del Instituto Smithsonian para 1891 tiene la traducción de una dirección dada a la Real Academia de Ciencias de Baviera, que trata la historia con gran detalle. Leerás que después de que su trabajo fuera reconocido, comenzó nuevos experimentos y también contribuyó a la acústica, aunque su ley acústica no es del todo correcta, al parecer.

Si realmente desea ir a la fuente, tome su idioma alemán y eche un vistazo a este archivo de artículos originales de Ohm. Si bien Ohm se lleva todo el crédito, Kirchhoff también tiene algunas leyes bastante importantes.