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欧姆定律发现者——欧姆 精选

已有 11990 次阅读 2022-11-14 15:34 |个人分类:外国人物|系统分类:海外观察

作者 高关中(德国汉堡)2022/10/20

中学物理中的电学部分,记得最清楚的就是欧姆定律:导体中的电流,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比。用公式表示,就是I=U/R,其中:I表示电流,单位是安培;U表示电压,单位是伏特; R表示电阻,单位是欧姆。这三个电学单位,都来自电学先驱的名字,即法国人安培(1775-1836)、意大利人伏打(1745-1827)和德国人欧姆(1789-1854),以表达对这些著名科学家的纪念。而欧姆定律则是以欧姆命名,因为这个定律是欧姆发现的。

德国物理学家格奥尔格(乔治·西蒙·欧姆(Georg Simon Ohm)1789年3月16日出生于南德拜恩(巴伐利亚州北部的埃朗根(Erlangen,又译埃尔兰根)。它距纽伦堡很近。是个大学城。

父亲是一位锁匠,自学了数学和物理方面的知识,并教给少年时期的欧姆,唤起了欧姆对科学的兴趣。

1805年,16岁的欧姆进入埃朗根大学学习数学、物理和哲学。1811年以论文《Licht und Farben》(光线和色彩)获得博士学位,此后他在埃朗根做了3个学期的数学讲师。

不过欧姆24岁就离开该校,1813年起分别在班贝克、科隆和柏林的几家中学教书。先后担任中学教师20年之久。

但他的理想是成为一名大学教授。为了达到这个目标,欧姆必须做出一些重要的科研成果。他看上了电学。欧姆正处在电学飞速发展的时期,新的电学成果不断地涌现,其他科学家的发现激励着他去进一步探索一个重要的问题:使用伏打电池的电路中,电流强度可能随电池数目的增多而增大,但是,这中间到底存在什么规律呢?他决心通过实验寻找答案。

由于欧姆长期担任中学教师,缺少资料和仪器,给他的研究工作带来不少困难,但他在孤独与困难的环境中始终坚持不懈地进行科学研究,自己动手制作仪器。锁匠父亲对他的技术启蒙,使欧姆养成了动手的好习惯,他心灵手巧,做什么都像样。物理是一门实验学科,如果只会动脑不会动手,那么就好像是用一条腿走路,走不快也走不远。欧姆要不是有这一手好手艺,木工、车工、钳工样样都能来一手,那么他是不可能获得如此成就的。

在进行了电流随电压变化的实验中,欧姆巧妙地利用电流的磁效应,自己动手制成了电流扭秤,用它来测量电流强度,才取得了较精确的结果。

在欧姆之前,还没有电阻的概念,但是已经有人对金属的电导率(传导率)进行研究。1825年7月,欧姆也研究了金属的相对电导率。他把各种金属制成直径相同的导线进行测量,确定了铜、铁、金、银、锌等金属的相对电导率。而电导率的倒数即为电阻。由此引进了电阻的概念。

欧姆对导线中的电流进行了研究。他从傅立叶发现的热传导规律受到启发,导热杆中两点间的热流正比于这两点间的温度差。因而欧姆认为,电流现象与此相似,猜想导线中两点之间的电流也许正比于它们之间的某种驱动力,即所称的电动势,而电势差就是电压。

欧姆花了很大的精力在这方面进行研究。功夫不负有心人,1826年欧姆终于揭示了电流、电压、电阻之间的关系,发现了欧姆定律。

1827年,欧姆发表《伽伐尼电路的数学研究》(Die galvanische Kette mathematisch bearbeitet),从理论上论证了欧姆定律。欧姆满以为研究成果一定会受到学术界的承认也会请他去教课。可是他想错了。书的出版招来不少讽刺和诋毁,大学教授们看不起他这个中学教师。

直到六七年后,欧姆的电学研究成果,才逐渐受到重视。1833年他成为纽伦堡综合技术学校的教授,1839年起担任该校的校长。该校现为纽伦堡欧姆理工学院(Technische Hochschule Nürnberg Georg Simon Ohm)。

1841年欧姆的研究成果最终得到国际上的认可,英国伦敦皇家学会认为欧姆定律是“精密实验领域中最突出的发现”,并给这位来自异域的中学老师颁发了科普利金质奖章(Copley Medal)。还把他吸收为英国皇家学会外籍会员。1845年,欧姆被接纳为拜恩巴伐利亚科学院院士。

这下欧姆才得到应有的尊重。1849年他起任教于慕尼黑大学,成为实验物理学教授,实现了他终身的愿望。

1854年7月6日,欧姆在慕尼黑去世,享年65岁, 葬于南郊公墓(Alten Südlichen Friedhof),慕尼黑工大立有他的塑像。大学附近的一条街命名为欧姆街(Ohmstasse)。

欧姆定律从发现至今约200年了,无数的实践都证明了它的正确性,它已成为现代电学和电工学最基本的规律之一。

为了纪念电学家欧姆,1881年在国际电学大会上,决议把电阻的单位命名为欧姆,简称“欧”,符号为Ω其定义是:在电路中两点间,当通过1安培恒定电流时,如果这两点间的电压为1伏特,那么这两点间导体的电阻便定义为1欧姆。




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