ประวัติกฎของโอห์ม

ประวัติกฎของโอห์ม

                จอร์จ ไซมอน โอห์ม (George Simon Ohm) เกิดเมื่อวันที่ 16 มีนาคม ค.ศ. 1787 ที่เมือง เออร์แลงเกนประเทศเยอรมนี เสียชีวิตเมื่อวันที่ 27  กรกฎาคม ค.ศ. 1854  ที่เมืองมิวนิค  ประเทศเยอรมนีผลงานของจอร์จ ไซมอน โอห์มคือการค้นพบความสัมพันธ์ระหว่างความต่างศักย์ไฟฟ้าและความต้านทานไฟฟ้าและตั้งกฎของโอห์ม (Ohm's Law) บิดาของเขาชื่อว่าโจฮัน โอห์ม (John Ohm) มีอาชีพเป็นช่างทำกุญแจและปืน แม้ว่าฐานะทางครอบครัวของโอห์มจะค่อนข้างยากจน แต่โอห์มก็ขวนขวายหาความรู้อยู่เสมอ โอห์มเข้าเรียนขั้นต้นในโรงเรียนรีลสคูลในแบมเบิร์ก หลังจากจบการศึกษาขั้นต้นแล้วโอห์มได้เข้าศึกษาเกี่ยวกับวิชาคณิตศาสตร์ และวิทยาศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยแห่งเมืองเออร์แลงเกน (University of Erlangen) แต่เรียนอยู่ได้เพียงปีกว่า ๆ เท่านั้นเขาก็ลาออก เพราะขาดทุนทรัพย์ จากนั้นโอห์มได้สมัครงานเป็นครูสอนหนังสือที่ Gattstodt ในเมืองเบิร์น (Bern)ประเทศสวิตเซอร์แลนด์ ต่อมาโอห์มได้เข้าศึกษาต่ออีกครั้งหนึ่ง และได้รับปริญญาเอกทางคณิตศาสตร์ แต่เขาก็ยังคงทำงานอยู่ที่โรงเรียนแห่งนั้นจนกระทั่งปี ค.ศ. 1817 โอห์มได้รับเชิญจากพระเจ้าเฟรดเดอริคแห่งปรัสเซีย (King Frederick of Prussia) ให้ดำรงตำแหน่งศาสตราจารย์สอนวิชาคณิตศาสตร์ ประจำวิทยาลัยจีสุท (Jesuit College) แห่งมหาวิทยาลัยโคโลญ (Cologne University) ประเทศสวิตเซอร์แลนด์

ภาพที่ 5 – 1 จอร์จ ไซมอน โอห์ม

ในปี ค.ศ. 1822 โจเซฟ ฟอร์เรอร์ (Joseph Fourier) นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส ได้เผยแพร่ผลงานออกมาเล่มหนึ่ง ชื่อว่า การไหลของความร้อน (Analytic Theory of Heat) ภายในหนังสือเล่มนี้ได้อธิบายเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของความร้อนไว้ว่า "อัตราการเคลื่อนที่ของความร้อนจากจุด A ไปยังจุด B ขึ้นอยู่กับความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิของจุดทั้งสอง และขึ้นอยู่กับตัวนำด้วยว่าสามารถถ่ายทอดความร้อนได้ดีขนาดไหน" เมื่อโอห์มได้อ่านผลงานชิ้นนี้เขาได้เกิดความ
สนใจ ที่จะทำการทดลองเช่นเดียวกันนี้กับไฟฟ้าขึ้นบ้าง หลังจากทำการทดลองโดยอาศัยหลักการเดียวกับฟอร์เรอร์ เขาพบว่าการเคลื่อนที่ของกระแสไฟฟ้าระหว่างจุด 2 จุด จะต้องขึ้นอยู่กับวัตถุที่นำมาใช้เป็นตัวนำไฟฟ้าเช่นกัน คือ ควรเลือกโลหะที่เป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดี เช่น เงิน ทองแดง หรืออะลูมิเนียม เป็นต้น นอกจากนี้เมื่อโลหะที่เป็นตัวนำไฟฟ้ามีความร้อนมากขึ้นจะทำให้กระแสไฟฟ้าไหลได้น้อยลงด้วย หลังจากการทดลองไฟฟ้าในขั้นต้นสำเร็จลงแล้ว โอห์มได้เดินทางไปยังเมืองโคโลญ เพื่อเข้าเป็นอาจารย์สอนที่ยิมเนเซียม (Gymnasium) ในระหว่างนี้ในปี ค.ศ. 1826 โอห์มได้จัดพิมพ์หนังสือออกมาเล่มหนึ่งชื่อว่า Bestimmung des Gesetzes nach Welohem die Metalle die Kontaktee

ภาพที่ 5 – 2 การทดลองเกี่ยวกับการนำไฟฟ้าของโอห์ม

ในปีต่อมาโอห์มได้ทำการทดลองเกี่ยวกับการนำไฟฟ้าต่ออีก และเขาก็พบคุณสมบัติเกี่ยวกับการไหลของไฟฟ้าเพิ่มเติมอีก 2 ประการ คือ ความยาวของสายไฟ (ถ้ายิ่งมีความยาวมากจะมีความต้านทานไฟฟ้ามาก) และพื้นที่หน้าตัดของสายไฟ(ถ้ายิ่งมีพื้นที่หน้าตัดมากจะมีความต้านทานไฟฟ้ามาก) กระแสไฟฟ้าไหลได้น้อยลง การพบคุณสมบัติข้อนี้เขาได้เขียนลงในหนังสือชื่อว่า Die Galvanisehe Katte Mathemetisoh Bearbeitet ภายในหนังสือเล่มนี้มีรายละเอียดเกี่ยวกับการทดลอง ซึ่งเขาตั้งเป็นกฎชื่อว่า กฎของโอห์ม (Ohm's Law) โดยมีหลักสำคัญว่า การเคลื่อนที่ของกระแสไฟฟ้าที่ผ่านตัวนำไฟฟ้า เป็นปฏิภาคโดยตรงกับความต่างศักย์ และเป็นปฏิภาคผกผันกับความต้านทาน กล่าวคือ การเคลื่อนที่ของกระแสไฟฟ้า ระหว่างจุด 2 จุด ย่อมขึ้นอยู่กับคุณสมบัติสำคัญ 4 ประการของตัวนำไฟฟ้า คือ

        1. วัสดุที่ใช้เป็นตัวนำไฟฟ้าได้ดี
        2. วัสดุที่ใช้ต้องทนความร้อนได้สูง
        3. ความยาวของสายไฟต้องไม่มากจนเกินไป
        4. พื้นที่หน้าตัดของสายไฟต้องไม่ใหญ่จนเกินไป

โดยสามารถคำนวณความต่างศักย์ระหว่างจุดทั้ง 2 จากสมการดังต่อไปนี้

I = E / R

เมื่อ
             I  หมายถึง ปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ไหลในสายไฟตัวนำ
             E หมายถึง แรงดันทางไฟฟ้า
             R หมายถึง ความต้านทานของสายไฟตัวนำ

จากผลงานชิ้นดังกล่าว แทนที่โอห์มจะได้รับการยกย่องแต่โอห์มกลับได้รับการต่อต้านอย่างมากจากชาวเยอรมันเนื่องจากความไม่รู้ และไม่เข้าใจนั่นเอง ทำให้ในระหว่างนี้โอห์มได้รับความลำบาก แต่ชาวต่างประเทศกลับเห็นว่าผลงานชิ้นนี้ของโอห์มเป็นงานที่มีคุณประโยชน์มากและในปี ค.ศ. 1841 โอห์มได้รับมอบเหรียญคอพเลย์ (Copley Medal) จากราชสมาคมแห่งกรุงลอนดอน (Royal Society of London) และในปีต่อมาโอห์มได้รับเชิญให้ร่วมสมาคมนี้ด้วย เมื่อรัฐบาลเยอรมนี เห็นดังนั้นจึงเริ่มหันมาให้ความสนในผลงานของโอห์ม และในปี ค.ศ. 1849  เมื่อโอห์มเดินทางกลับจากประเทศอังกฤษ โอห์มได้รับเชิญให้เป็นศาสตราจารย์ ประจำมหาวิทยาลัยมิวนิค (Munich University) ไม่เฉพาะเรื่องไฟฟ้าเท่านั้นที่โอห์มทำการค้นคว้า โอห์มยังค้นคว้าเกี่ยวกับเรื่องแสงด้วย แต่ไม่เป็นที่สนใจมากเท่ากับเรื่องไฟฟ้า โอห์มเสียชีวิตในวันที่ 27 กรกฎาคม ค.ศ.1854 ที่มิวนิค ประเทศเยอรมนี ถึงแม้ว่าโอห์มจะเสียชีวิตไปแล้วแต่ชื่อของโอห์มยังถูกนำมาใช้เป็นหน่วยวัดความต้านทานไฟฟ้า ในปี ค.ศ. 1881 สมาคมไฟฟ้านานาชาติ (International Congress of Electrical Engineers) ได้ตกลงร่วมกันที่กรุงปารีสว่าควรใช้ชื่อของโอห์ม เป็นหน่วยวัดความต้านทานไฟฟ้า โดยความต้านทาน 1 โอห์ม หมายถึง กระแสไฟฟ้า 1 แอมแปร์ ไหลผ่านบนตัวนำไฟฟ้าภายใต้ความต่างศักย์ไฟฟ้า 1 โวลต์