Jak naukowcy radzili sobie z problemami elektronicznymi przed prawami Kirchhoffa i Ohma?

15

Obaj fizycy opracowali naprawdę potężne prawa, które do dziś rządzą elektronicznym zachowaniem obwodów.

Pomagają nam one codziennie rozwiązywać problemy, obliczać zmienne obwodów… ale jak to zrobili inżynierowie, zanim wspomniane prawa zostały odkryte?

Jeżeli wcześniej zastosowane zostaną alternatywne prawa, które nie byłyby obecnie akceptowane, czy oznaczałoby to, że badania przeprowadzone do momentu odkrycia praw były błędne? Czy sami Kirchhoff i Ohm oparli się na błędnych teoriach, aby stworzyć „dobrą”?

xvlaze
źródło
8
W tamtym czasie miało miejsce bardzo niewiele elektrotechniki. Pomyśl o eksperymentach z rozrywką dla bogatych i zmuszaniem martwych żabich nóg do poruszania się za pomocą zewnętrznych stosów baterii / napięć.
winny
21
Nie było wtedy „problemów z elektroniką”, ponieważ całe pole istniało dopiero po ustaleniu podstaw.
PlasmaHH,
5
Te „prawa” nie „rządzą elektronicznym zachowaniem obwodów”, lecz opisują to zachowanie.
brhans

Odpowiedzi:

43

To trochę jak pytanie, jak Aztekowie budowali samochody bez koła: nie zrobili tego.

Na początku XIX wieku naukowcy stworzyli łańcuch wynalazków, budując wzajemnie swoje prace. Wcześniej istniała tylko elektrostatyka: Benjamin Franklin zacierał izolatory i zauważał, że naładowane obiekty przyciągają i odpychają. Słoiki Leyden.

W 1800 roku Volta wynalazł baterię lub „stos”. Pozwoliło to na eksperymenty ze stałym źródłem zamiast efemerycznego wyładowania elektrostatycznego. Doprowadziło to do tego, że Davy wynalazł lampę łukową, a Ohm w 1827 r. Obliczył tę elektryczność. Następnie prace Faradaya nad elektromagnetyzmem, pozwalające na generatory, dynama i silniki.

Inżynierowie przekształcający go w „produkt” przyszli później. Swan i Edison wymyślili żarówkę; Edison, Tesla i Westinghouse walczyli o dystrybucję.

Jeżeli wcześniej zastosowane zostaną alternatywne prawa, które nie byłyby obecnie akceptowane, czy oznaczałoby to, że badania przeprowadzone do momentu odkrycia praw były błędne? Czy sami Kirchhoff i Ohm oparli się na błędnych teoriach, aby stworzyć „dobrą”?

Tutaj jest krótka dyskusja na temat Kirchoffa i Ohma .

Prawa Kirchhoffa wynikały z zastosowania prawa Ohma, ale sposób, w jaki był w stanie uogólnić wyniki, pokazał wielkie umiejętności matematyczne. Na tym etapie Kirchhoff nie zdawał sobie sprawy, że analogia Ohma między przepływem ciepła i przepływem elektryczności, która ukształtowała przyjęte rozumienie prądów elektrycznych w tym czasie, doprowadziła do błędnego zrozumienia prądów elektrycznych. Ponieważ ciepło nie płynęło w ciele o jednolitej temperaturze, uważano, że w przewodniku może istnieć prąd statyczny. Praca Kirchhoffa doprowadziłaby go kilka lat później do zrozumienia tego błędu i poprawnego zrozumienia, w jaki sposób należy połączyć teorię prądów elektrycznych i elektrostatyki.

Co sugeruje, że odpowiedź brzmi „tak” - ludzie do pewnego stopnia budowali błędną teorię. W przypadku Ohma budował prace Fouriera dotyczące przewodzenia ciepła. Przewodnictwo elektryczne jest podobne, ale nie dokładnie takie samo.

Nie ma nic na taką skalę, jak „flogiston” w chemii - kontrowersyjna popularna teoria, która ostatecznie okazała się błędna.

pjc50
źródło
6

Przed zastosowaniem lamp lub półprzewodników nie istniała elektronika, istniała tylko elektrotechnika.

Kiedy Georg Simon Ohm odkrył prawa dotyczące oporności elektrycznej, potrzebował źródeł napięcia o stałym napięciu niezależnym od prądu obciążenia. Najpierw spróbował elementów galwanicznych, ale ich opór wewnętrzny był zbyt wysoki, a napięcie nie było stałe. Zamiast tego użył termoelementów i stałych temperatur wody lodowej i wrzącej. Dla różnych napięć zastosował szeregowe połączenia kilku termoelementów. To bardzo niezwykłe, że Ohm był w stanie znaleźć prawo przy użyciu tak niskich napięć. Sam zbudował i zbudował niezbędny miernik prądu. Rezystancja wejściowa wielu używanych obecnie mierników prądu byłaby o wiele za wysoka dla takich pomiarów. Ohm miał bardzo niezwykłe umiejętności eksperymentalne w wykonywaniu swoich badań tylko z termolementami, średni błąd jego pomiarów był mniejszy niż 1%.

Uwe
źródło
Kwestionuję twoją początkową wypowiedź. Uwaga dla każdego, kto oznaczył tę odpowiedź: tylko dlatego, że odpowiedź może być błędna, nie kwalifikuje się do usunięcia, użyj do tego przycisków do głosowania.
Skok napięcia
5

Kirchoff i Ohm byli w awangardzie rozwijającej się nauki. Ich „Prawa” były wynikiem usystematyzowania tego, co zaobserwowali.

Gdy tylko mogli coś zmierzyć, prąd odchylając igłę kompasu cewką z drutu, napięcie przez zliczenie liczby akumulatorów, które mieli szeregowo, opór przy użyciu odcinków drutu o danym przekroju, zauważyli, że pewne wartości zawsze były w stały stosunek. Reszta, jak mówią, jest częścią historii nauki.

Neil_UK
źródło
Ohm nie używał baterii do pomiaru, napięcie elementów galwanicznych, które próbował, nie było stałe dla dokładnego pomiaru.
Uwe
Nie jestem historykiem, więc byłbym wdzięczny, gdyby mógł Pan powiedzieć, co on zrobił używania, zamiast tego, czego nie zrobił. Wikipedia mówi, że użył nowego ogniwa elektrochemicznego wynalezionego przez Alessandro Volta, który, jak widzę z jego wpisu na wiki, to stos elektrod miedzianych i cynkowych zwilżonych kwasem siarkowym. Dwie płytki i jeden separator można by nazwać ogniwem, ale ich stos jest zwykle znany jako bateria. Chyba że rozróżniasz, czy napięcie było stałe? Którego nie ma w nowoczesnych bateriach (z wyjątkiem Westona).
Neil_UK,
1
Najpierw wypróbował akumulatory, ale ich napięcie nie było stałe pod obciążeniem. Następnie użył termoelementów utrzymywanych w lodowatej wodzie i wrzącej wodzie. Zmieniał napięcie o liczbę termoelementów w szeregu i mierzył tylko prąd. Pomiar napięcia nie był konieczny, rezystancja wewnętrzna termoelementów była znacznie niższa niż rezystancja obciążenia.
Uwe