德国乔治·西蒙·欧姆

王朝百科·作者佚名  2010-05-14
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关于欧姆:

坚持追求出众品质与致臻艺术的完美结合,简约大气的造型而不失高贵典雅的气质。不断创新,诠释一个超时代的用水文化,沐浴美好梦想!德国欧姆国际建材集团一个专业的国际性建材制造销售企业。传承了欧姆精神和文化,决心在建材行业打造顶尖品牌的团队。欧姆与世界各国许多知名厂商建立了长期的合作关系,一直受到业界和广大合作伙伴的好评。并荣获了国际著名品牌等多项荣誉。

乔治·西蒙·欧姆人生简介

乔治·西蒙·欧姆(Georg Simon Ohm,1787~1854年)是德国物理学家。生于巴伐利亚埃尔兰根城。欧姆的父亲是一个技术熟练的锁匠,对哲学和数学都十分爱好。欧姆从小就在父亲的教育下学习数学并受到有关机械技能的训练,这对他后来进行研究工作特别是自制仪器有很大的帮助。

1800年在中学接受过古典式教育。1803年考入埃尔兰根大学,未毕业就在一所中学教书。1811年欧姆又回到埃尔兰根完成了大学学业,并通过考试于1813年获得哲学博士学位。1817年,他的《几何学教科书》一书出版。同年应聘在科隆大学预科教授物理学和数学。在该校设备良好的实验室里,作了大量实验研究,完成了一系列重要发明。他最主要的贡献是通过实验发现了电流公式,后来被称为欧姆定律。1826年,他把这些研究成果写成题目为《金属导电定律的测定》的论文,发表在德国《化学和物理学杂志》上。欧姆在1827年出版的《动力电路的数学研究》一书中,从理论上推导了欧姆定律,此外他对声学也有贡献。1833年,他前往纽伦堡理工学院任物理学教授。1841年,欧姆获英国伦敦皇家学会的柯希利奖章,第二年当选为该学会的国外会员。1852年,他被任命为慕尼黑大学教授。为了纪念他,人们把电阻的单位命名为欧姆。其定义是:在电路中两点间,当通过1安培稳恒电流时,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。

1805年,欧姆进入爱尔兰大学学习,后来由于家庭经济困难,于1806年被迫退学。通过自学,他于1811年又重新回到爱尔兰大学,顺利地取得了博士学位。大学毕业后,欧姆靠教书维持生活。从1820年起,他开始研究电磁学。

欧姆的研究工作是在十分困难的条件下进行的。他不仅要忙于教学工作,而且图书资料和仪器都很缺乏,他只能利用业余时间,自己动手设计和制造仪器来进行有关的实验。1826年,欧姆发现了电学上的一个重要定律——欧姆定律,这是他最大的贡献。这个定律在我们今天看来很简单,然而它的发现过程却并非如一般人想象的那么简单。欧姆为此付出了十分艰巨的劳动。在那个年代,人们对电流强度、电压、电阻等概念都还不大清楚,特别是电阻的概念还没有,当然也就根本谈不上对它们进行精确测量了;况且欧姆本人在他的研究过程中,也几乎没有机会跟他那个时代的物理学家进行接触,他的这一发现是独立进行的。

欧姆最初进行的试验主要是研究各种不同金属丝导电性的强弱,用各种不同的导体来观察磁针的偏转角度。后来在试验改变电路上的电动势中,他发现了电动势与电阻之间的依存关系,这就是欧姆定律。这一定律可以表示为两种形式:一是部分电路的欧姆定律,通过部分电路的电流,等于该部分电路两端的电压,除以该部分电路的电阻;二是全电路的欧姆定律,即通过闭合电路的电流,等于电路中电源的电动势,除以电路中的总电阻。

欧姆的研究成果最初公布时,没有引起科学界的重视,并受到一些人的攻击,直到1841年,英国皇家学会授予欧姆科普勒奖章,欧姆的工作才得到了普遍的承认。科普勒奖是当时科学界的最高荣誉。1854年7月,欧姆在德国曼纳希逝世。

【逆境中的欧姆】

欧姆爱好物理和数学,欧姆自幼受到父亲的教导,在科学和技术方面得到了不少的启迪。在大学期间,因生活困难,不得不退学去做家庭教师。但他仍然坚持学习,终于完成了学业,获得了博士学位。他曾在几处中学任教,并在繁重的工作之余,坚持进行科学研究。

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。

当时还没有测量电流强弱的仪器,欧姆曾设想用电流的热效应去测量电流的强弱,但没有成功。

1821年施魏格尔和波根多夫发明了一种原始的电流计,这个仪器的发明使欧姆受到鼓舞。他利用业余时间,向工人学习多种加工技能,决心制作必要的电学仪器与设备。为了准确地量度电流,他巧妙地利用电流的磁效应设计了一个电流扭秤。用一根扭丝挂一个磁针,让通电的导线与这个磁针平行放置,当导线中有电流通过时,磁针就偏转一定的角度,由此可以判断导线中电流的强弱了。他把自己制作的电流计连在电路中,并创造性地在放磁针的度盘上划上刻度,以便记录实验的数据。这样,1825年从根据实验结果得出了一个公式,可惜是错的,用这个公式计算的结果与欧姆本人后来的实验也不一致。欧姆很后悔,意识到问题的严重性,打算收回已发出的论文,可是已经晚了,论文已发散出去了。急于求成的轻率做法,使他吃了苦头,科学家对他也表示反感,认为他是假充内行。

欧姆决心要挽回影响和损失,更重要的是还要继续通过实验找规律。这时欧姆多么需要人们的理解和支持啊!当时有位科学家叫波根多夫,从欧姆这位中学教师身上看到了追求真理勇于创新的才华,写信鼓励欧姆继续干下去。并建议他在实验中,使用更加稳定的塞贝克温差电池。这种电池是1821年由塞贝克发明的,它的原理是:用钢、铋两种不同的导线连接而组成的电路中,两个接头的温度不同时可以产生电流,温差越大,电流越强。欧姆鼓起勇气,用了温差电池重新认真地做实现,他把一个接头浸入沸水中,温度保持100℃,另一接头埋入冰块,温度保持0℃,从而保证一个能供应稳定电压的电源。多次实验之后,终于在1827年提出了一个关系式:X=a/(b+x)式中X表示电流强度,a表示电动势(高中物理中学到),b+x表示电阻,b是电源内部的电阻,x为外部电路的电阻。这就是欧姆定律,这在电学史上是具有里程碑意义的贡献。

但是,科学界仍不承认欧姆的科学发现,许多人对他还抱有成见,甚至认为定律太简单,不足为信。这一切使欧姆也感到万分痛苦和失望。

但是,真理之光终究会放射出来的。说来也凑巧,1831年有位叫波利特的科学家发表了一篇论文,得到的是与欧姆同样的结果。这才引起科学界对欧姆的重新注意。

1841年,英国皇家学会授予他科普利金质奖章,并且宣称欧姆定律是“在精密实验领域中最突出的发现”。他得到了应有的荣誉。

1854年欧姆与世长辞。十年之后英国科学促进会为了纪念他,决定用欧姆的名字作为电阻单位的名称。使人们每当使用这个术语时,总会想起这位勤奋顽强、卓有才能的中学教师。

【科研】

从1820年起,他开始研究电磁学。欧姆的研究工作是在十分困难的条件下进行的。

他不仅要忙于教学工作,而且图书资料和仪器都很缺乏,他只能利用业余时间,自己动手设计和制造仪器来进行有关的实验。1826年,欧姆发现了电学上的一个重要定律——欧姆定律,这是他最大的贡献。这个定律在我们今天看来很简单,然而它的发现过程却并非如一般人想象的那么简单。欧姆为此付出了十分艰巨的劳动。在那个年代,人们对电流强度、电压、电阻等概念都还不大清楚,特别是电阻的概念还没有,当然也就根本谈不上对它们进行精确测量了;况且欧姆本人在他的研究过程中,也几乎没有机会跟他那个时代的物理学家进行接触,他的这一发现是独立进行的。欧姆独创地运用库仑的方法制造了电流扭力秤,用来测量电流强度,引入和定义了电动势、电流强度和电阻的精确概念。

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,即现在所称的电动势。

欧姆花了很大的精力在这方面进行研究。开始他用伏打电堆作电源,但是因为电流不稳定,效果不好。后来他接受别人的建议改用温差电池作电源,从而保证了电流的稳定性。但是如何测量电流的大小,这在当时还是一个没有解决的难题。开始,欧姆利用电流的热效应,用热胀冷缩的方法来测量电流,但这种方法难以得到精确的结果。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,巧妙地设计了一个电流扭秤,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,磁针的偏转角与导线中的电流成正比。他将实验结果于1826年发表。1827年欧姆又在《电路的数学研究》一书中,把他的实验规律总结成如下公式:S=γE。式中S表示电流;E表示电动力,即导线两端的电势差,γ为导线对电流的传导率,其倒数即为电阻。

欧姆在自己的许多著作里还证明了:电阻与导体的长度成正比,与导体的横截面积和传导性成反比;在稳定电流的情况下,电荷不仅在导体的表面上,而且在导体的整个截面上运动。

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。人们为纪念他,将电阻的单位定为欧姆,简称“欧”,符号为Ω。

【趣闻轶事】

1、灵巧的手艺是从事科学实验之本

欧姆的家境十分困难,但从小受到良好的重陶,父亲是个技术熟练的锁匠,还爱好数学和哲学。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,正是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。

2、乌云和尘埃遮不住科学真理之光

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,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。德国人鲍尔攻击他说:“以虔诚的眼光看待世界的人不要去读这本书,因为它纯然是不可置信的欺骗,它的唯一目的是要亵渎自然的尊严。”这一切使欧姆十分伤心,他在给朋友的信中写道:“伽伐尼电路的诞生已经给我带来了巨大的痛苦,我真抱怨它生不逢时,因为深居朝廷的人学识浅薄,他们不能理解它的母亲的真实感情。”

当然也有不少人为欧姆抱不平,发表欧姆论文的《化学和物理杂志》主编施韦格(即电流计发明者)写信给欧姆说:“请您相信,在乌云和尘埃后面的真理之光最终会透射出来,并含笑驱散它们。”欧姆辞去了在科隆的职务,又去当了几年私人教师,直到七、八年之后,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,1842年被聘为国外会员,1845年被接纳为巴伐利亚科学院院士。为纪念他,电阻的单位“欧姆”,以他的姓氏命名。

【电阻单位】

简称“欧”,符号为Ω

Ωμέγα(大写Ω,小写ω),又称为大O,是第二十四个希腊字母,亦是最後一个希腊字母。

【欧姆定律】

Ohm’s law

电学的基本实验定律。1826年,德国物理学家G.S.欧姆由实验发现,通过一段导体的电流强度I与导体两端的电压U成正比,即I∝U,由此,将电压与电流之比定义为该导体的电阻R,得出

U=IR这就是欧姆定律的积分形式。

电荷的流动是由电场推动的,把上述欧姆定律用于导体某处微小的电流管,得出

j=σΕ式中j和E分别是该处的电流密度和电场强度;σ是导体的电导率。这是欧姆定律的微分形式,它以点点对应的关系更为细致地描述导体的导电规律。

欧姆定律的积分形式只适用于线性电阻,如金属、电解液(酸、碱、盐的水溶液)。非线性电阻的电压、电流关系不是直线 , 欧姆定律不适用 ,但通常仍定义其电阻为 R =U/I,而认为R是个变量。上述欧姆定律的微分形式也只适用于线性导体(见电阻)。当导体为各向同性媒质时,j与E方向相同,σ为标量;当导体为各向异性媒质时,j 与E方向不同,σ为张量。欧姆定律的积分形式适用于稳恒情形,也适用于变化不太快的非稳恒情形。微分形式则适用于一般的非稳恒情形。

根据大量的实验数据,他总结出了下面的公式:

X=a/(b+x)

式中的X代表电流磁效应的强度,相当于电流;x代表导线的长度,相当于外电路的电阻;a代表电源的“激活力”,也就是电动势;b相当于内阻。上式实际上就是我们现在讲的闭合电路的欧姆定律。

 
 
 
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