OHM e KIRCHHOFF

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GEORG OHM

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GUSTAV ROBERT KIRCHHOFF

Nacque il 16 Marzo 1789 ad Erlangen, in Germania. Fin da piccoli Ohm e il fratello Martin ricevettero un'eccellente formazione dal padre che impartì loro nozioni di matematica, fisica, scienze e filosofia. Nel 1805 Ohm entrò all'Università di Erlangen, ma trascurò gli studi per dedicarsi a svaghi come il pattinaggio e la danza.L'anno dopo, all'età di 17 anni, fu costretto dal padre ad abbandonare l'Università e ottenne un posto come insegnante di matematica in Svizzera. Ohm iniziò a studiare matematica privatamente fino al 1811 quando tornò all'Università di Erlangen.

GEORG OHM

GEORG OHM

Ohm rimase a Erlangen solo tre mesi, poi iniziò la sua carriera da insegnante, ma insoddisfatto decise di focalizzarsi sullo studio della matematica e iniziò a pubblicare i suoi primi risultati.Tra il 1825 e il 1826 pubblicò in alcuni giornali i suoi primi studi sulla corrente elettrica e la forza elettromagnetica, iniziando così a formulare le oggi dette "Leggi di Ohm".La sua teoria completa dell’elettricità venne esposta nel libro "Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet" che non ebbe molto successo, costringendolo a tornare al lavoro di insegnante.

GEORG OHM

Nel 1841 la Royal Society gli attribuì la Medaglia Copley e l'anno dopo lo accolse come membro straniero. Nel 1845 diventò anche membro dell'Accademia Bavarese.Ohm, a differenza di molti scienziati, impiegò molto tempo ad ottenere fama e riconoscimenti a causa del suo approccio troppo matematico alla fisica e degli scontri con alcuni fisici autorevoli.Nel 1849 Ohm diventò conservatore del laboratorio di fisica dell'Accademia Bavarese a Monaco e iniziò a tenere un corso di lezioni all'università. Solo nel 1852 Ohm realizzò il sogno di insegnare fisica all'Università di Monaco.Morì a Monaco di Baviera il 6 luglio 1854 all'età di 65 anni.

Nel 1827 Ohm pubblicò la sua più importante opera "Die galvanische Kette mathematisch bearbeitet".Si tratta di un trattato fisico-matematico nel quale egli definisce i concetti di intensità di corrente e di forza elettromotrice e nel quale formula la legge di Ohm ricavata dopo anni di sperimentazioni sulla corrente elettrica.Intensità di corrente (I): indica la quantità di carica elettrica che attraversa una sezione di un conduttore nell'unità di tempo.Forza elettromotrice (ε): è la forza che determina il movimento processionale delle cariche elettriche. È il rapporto tra il lavoro compiuto da un generatore elettrico e la quantità di carica.

PUBBLICAZIONI

Lo strumento utilizzato per misurare la resistenza prende il nome di ohmometro. Il simbolo della resistenza in un circuito elettrico è una linea a zig-zag e la sua unità di misura è l'ohm (𝛀).Questa legge non è universale ma è valida solo in alcune condizioni e per certi materiali, detti ohmici.

La prima legge di Ohm enuncia che:

1^LEGGE DI OHM

ρ (Rho) è la resistività del materiale (𝛀m)L la lunghezza del filo (m)A è l'area trasversale (m2)

Ohm enunciò una seconda legge che afferma che:"La resistenza di un filo conduttore è direttamente proporzionale alla sua lunghezza e inversamente proporzionale alla sua area trasversale".Che cos'è la resistività?La resistività di un conduttore è la resistenza che un suo campione di lunghezza e sezione unitarie offre al passaggio della corrente.

2^LEGGE DI OHM

Ohm condusse anche altri studi oltre a quello sulla corrente elettrica tra cui alcuni sulla forza elettromagnetica e sull'acustica fisiologica.Nel primo dimostrò che la ‘forza elettromagnetica’ esercitata da un conduttore percorso da corrente diminuisce all’aumentare della lunghezza del conduttore stesso, deducendo dai dati anche una relazione matematica empirica.Nel secondo stabilì un principio fondamentale dell’acustica fisiologica riguardante i toni puri e la sintesi di Fourier, ma le assunzioni di partenza non sembravano giustificate, cosa che lo portò ad una disputa col fisico August Seebeck, che lo costrinse ad ammettere il suo errore.

ALTRI STUDI

Nacque il 12 marzo 1824 a Königsberg, in Prussia.Studiò matematica e fisica presso la Albertus-Universität, dove assistette alle lezioni di Jacobi e Neumann. Nel 1847, dopo la laurea, si trasferì a Berlino dove rimase fino al 1850 quando ottenne una cattedra all'Università di Breslavia.Nel 1854 si trasferì come professore di fisica a Heidelberg, dove instaurò un ottimo rapporto con Bunsen.Kirchhoff fece ricerche in tutti i settori delle scienze fisiche, dando origine a leggi, strumenti e scoperte fondamentali per la scienza. Alcune di esse sono: le "Leggi di Kirchhoff", "L'equazione di Kirchhoff" e lo spettroscopio. Scoprì anche nuovi elementi chimici e studiò i lavori dei fisici prima di lui per poterli approfondire, come quelli di Maxwell e Huygens.

GUSTAV ROBERT KIRCHHOFF

A sinistra: tomba di Kirchhoff.A destra: edificio della Royal Society di Edimburgo.

Kirchhoff venne nominato membro della Royal Society di Edimburgo e nel 1875 divenne membro della Royal Society inglese. Morì il 17 ottobre 1887 a Berlino e venne sepolto nel cimitero di St Matthäus Kirchhoff accanto alla tomba dei fratelli Grimm.

GUSTAV ROBERT KIRCHHOFF

Nel 1845 Kirchhoff studiò le "Leggi di Ohm"e le estese a circuiti complessi, formulando così le "Leggi di Kirchhoff". Egli formulò due leggi, oggi conosciute come:

• "Legge dei nodi": la somma algebrica di tutte le correnti che convergono in un nodo di un ciruito deve essere uguale a zero (conservazione della carica in un circuito chiuso).

• "Legge delle maglie": la somma algebrica di tutte le differenze di potenziale lungo una maglia di un ciruito è nulla (conservazione dell'energia in un circuito chiuso).

Le leggi di Kirchhoff sono leggi di conservazione universalmente valide di conseguenza hanno una validità generale. Esse possono anche essere utilizzate in elettronica.

LE LEGGI DI KIRCHHOFF

Formula generale:

𝛴Ie = 𝛴Iu

I1= I2 + I3

Perchè si chiama legge dei nodi?Perchè un punto del circuito il cui si incontrano tre o più rami prende il nome di nodo.Le correnti che entrano in un nodo assumono segno positivo mentre quelle che escono assumono segno negativo.In un circuito chiuso la corrente che entra in un qualsiasi punto deve essere uguale alla corrente che esce.

LEGGE DEI NODI

V=IR1^ Legge di Ohm

𝛴Vk = 0

Formula generale:

Perchè si chiama legge delle maglie?Perchè una maglia è l’insieme di più rami della rete che formano un circuito chiuso.Il potenziale elettrico aumenta e diminuisce lungo il circuito ma la sua variazione rimane sempre nulla.

LEGGE DELLE MAGLIE

𝜟HTf = 𝜟HTi + cp (Tf – Ti)

L'equazione di Kirchhoff permette di calcolare la variazione di entalpia in una reazione chimica, rispetto alla sua temperatura. Essa è valida solamente per temperature inferiori a 100°C in quanto per una variazione di temperatura maggiore il calore specifico (cp) non può essere più considerato costante.

EQUAZIONE DI KIRCHHOFF

Kirchhoff e Bunsen grazie all'uso dello spettroscopio a prisma, da loro inventato, posero le basi dell’analisi spettroscopica. Essi hanno scoperto che ogni riga spettrale è tipica della composizione chimica dell’elemento che la emette, inoltre Kirchhoff si era anche accorto che le sostanze assorbono righe spettrali caratteristiche.

SPETTROSCOPIA

Kirchhoff pubblicò tre leggi sulla spettroscopia che spiegano l’interazione tra la luce e la materia.1) Un corpo solido, liquido o un gas denso, portati all’incandescenza, emettono radiazioni a tutte le lunghezze d’onda dando uno spettro continuo. Ciò può avvenire con un corpo nero, materiale che emette una radiazione contenente tutte le lunghezze d’onda.2) Un gas rarefatto incandescente dà uno spettro di emissione continuo emettendo radiazioni a determinate lunghezze d’onda tipiche degli elementi o dei composti presenti nel gas.3) Un gas rarefatto, di fronte a una sorgente di radiazione continua a temperatura maggiore dà uno spettro di assorbimento a righe alle stesse lunghezze d’onda presenti nello spettro di emissione.

SPETTROSCOPIA

Terza legge

Seconda legge

Prima legge

SPETTROSCOPIA

Rubidio

Cesio

Nel 1860 e nel 1861 Kirchhoff e Bunsen, grazie all'aiuto della spettroscopia, scoprirono rispettivamente il cesio e il rubidio, due metalli alcalini che oggi fanno parte della tavola periodica.L'identificazione del cesio si basava sulle brillanti linee blu del suo spettro ed fu il primo elemento scoperto attraverso l'analisi spettroscopica.

CESIO E RUBIDIO

Le lezioni di fisica-matematica di Kirchhoff "Vorlesungen über mathematische Physik" vennero pubblicate in quattro volumi (tre postumi) e furono la base per la fisica teorica tedesca dei quarant’anni seguenti. Nel 1935 dopo la sua morte è stato attribuito il suo nome a un cratere.

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