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电学中的重要定律欧姆定律

时间:2022-02-11 理论教育 版权反馈
【摘要】:欧姆定律是电学中的重要定律,是组成电学内容的骨干知识。当时,正在担任中学教师的欧姆对此产生了浓厚的兴趣,他对导线中的电流进行了研究。不久,随着研究电路工作的进展,人们逐渐认识到欧姆定律的重要性,欧姆本人的声誉也大大提高。欧姆定律及其公式的发现,给电学的计算带来了很大的方便和广泛的用途。为纪念欧姆的重要贡献,电阻的单位以他的姓氏命名为“欧姆”。

欧姆定律是电学中的重要定律,是组成电学内容的骨干知识。它的发现给电学的计算带来了很大的方便。欧姆定律不仅在理论上非常重要,在实际应用中用途也非常广泛,与日常生产、生活用电联系非常密切。

19世纪初,法国的科学研究水平跃居世界之冠,而德国由于片面强调定性的实验,忽视理论概括的作用,因此比较落后,尤其在物理学方面。后来,德国一些有远见卓识的人提出,应该以法国科学为榜样,彻底改革德国的科学体制,因此使德国的科学技术有了较快的发展。

乔治·西蒙·欧姆正是在这种环境中开始电路实验的理论研究,并发现欧姆定律的。

1787年,欧姆生于德国埃尔兰根城。他的父亲是个锁匠,16岁时,他进入埃尔兰根大学研究数学、物理与哲学,由于经济困难中途辍学,到1813年才完成博士学业。

1822年,法国数学家傅立叶将导热规律总结为“傅立叶定律”,其内容是通过等温面的导热速率与温度梯度及传热面积成正比。

乔治·西蒙·欧姆

当时,正在担任中学教师的欧姆对此产生了浓厚的兴趣,他对导线中的电流进行了研究。他认为电流现象与热传导类似,导热杆中两点之间的温度差相当于导线中两端之间的驱电力;导热杆中的热流相当于导线中的电流。欧姆猜想,如果导热杆中两点之间的热流强度正比于这两点的温度差,导线中两点之间电流也许应正比于这两点之间的某种驱电力。他把这种驱电力称为电动力,即今天的电势差。

开始,欧姆使用伏打电堆作电源,但它的电压很不稳定,给实验研究工作带来很大困难。1821年,塞贝克发明温差电池。欧姆接受波根道夫的建议采用了温差电池。但他还面临着另一个电流强度的测量问题。开始,欧姆曾设想用电流的热效应,通过热胀冷缩的方法测量电流强度,但很难获得精确的测量结果。

欧姆设计的实验装置

后来,他把奥斯特关于电流磁效应的发现和库仑扭秤结合起来,设计了电流扭秤:用一根扭丝悬挂一磁针,让通电导线和磁针都沿子午线方向平行放置;再用铋和铜温差电池,一端浸在沸水中,另一端浸在碎冰中,并用两个水银槽作电极,与铜线相连。当导线中通过电流时,他发现磁针的偏转角与导线中的电流成正比。也就是说:在同一电路中,导体中的电流跟导体两端的电压成正比,与导体的电阻成反比,这就是欧姆定律。

1827年,欧姆发表《伽伐尼电路的数学论述》,从理论上论证了欧姆定律。然而这一实验结果发现初期,许多物理学家不能正确理解和评价,因此遭到怀疑和尖锐的批评。研究成果被忽视,经济极其困难,使欧姆承受着巨大的压力

不久,随着研究电路工作的进展,人们逐渐认识到欧姆定律的重要性,欧姆本人的声誉也大大提高。1841年英国皇家学会授予他科普利奖章,1845年被接纳为巴伐利亚科学院院士。欧姆定律及其公式的发现,给电学的计算带来了很大的方便和广泛的用途。

学海拾贝

为纪念欧姆的重要贡献,电阻的单位以他的姓氏命名为“欧姆”。“欧姆”还被用于其他物理及相关技术内容中,比如“欧姆接触”“欧姆杀菌”“欧姆表”等。

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