APP下载

欧姆与他的定律

2009-07-23

物理教学探讨·高中学生版 2009年1期
关键词:扭力欧姆定律定律

梁 羽

欧姆定律的数学表达式是物理学中的一个最重要、最普遍的电流定律。这个给人以和谐感觉的数学表达式是如此简单明了,它表明:导体中的电流强度I与它两端的电压U成正比,跟它的电阻R成反比。这个以欧姆的名字命名的电流定律发表于1827 年。

在我们今天看来,这个定律是如此简单,然而它的发现过程却饱含了欧姆的无数心血。在那个时代,电流强度、电压等概念都尚不清楚,特别是电阻的概念还未形成,测量的仪器也很简陋,根本无法对它们进行十分精密的测量。因此,整个过程是非常艰辛的。

1787 年5 月16 日,欧姆出生于德国巴伐利亚州的埃尔兰根。欧姆的父亲是个技术熟练的锁匠,十分喜爱哲学和数学。在父亲的熏陶和良好的启蒙教育下,欧姆从小就养成了认真读书,独立思考的好习惯,同时受到有关机械技能的训练,为他日后自制仪器,进行科学研究打下了良好的基础。另外,欧姆对学习一丝不苟,喜欢刨根问底地提问题,直到最后弄明白为止。

中学毕业后,欧姆以优异的成绩考入埃尔兰根大学,并获得了博士学位。在大学学习期间,欧姆就对电学产生了浓厚的兴趣,开始钻研有关电学的理论。

欧姆大学毕业后,先后教过数学、物理等课程。他的研究工作是在十分困难的条件下进行的。一方面,他要完成繁忙的教学任务,另一方面,当时的图书资料和测量仪器都很缺乏。但是欧姆毫不畏缩,他利用教学工作之余,自己动手设计和制造仪器进行电流实验。

欧姆进行电流实验,碰到的第一个难题就是如何测量电流的强度。欧姆起初用伏打电池作为电源,但测量很不稳定。后来,从施威格的检流计中,欧姆受到启发,他把电流的磁效应与库仑扭秤法巧妙地结合起来,创造性地设计出一个电流扭力秤。欧姆用扭力秤来测量电流所产生的磁场对磁针的作用力矩,以此来确定电流强度。

然后,欧姆选择了一组截面积相同,长度不同的铜导线作为外电路进行了实验。从实验的数据中,欧姆发现:当导线的长度与其横截面积成比例时,它们的导电率相等。而被测导线的长度越长,电流扭力秤的偏转角越小,两者之间则存在着反比的关系。经过多次反复实验,欧姆发现了检流计指针的偏转量和导体长度、串接材料的电阻率以及与所加电压之间的关系。1825年,他总结了自己的实验,撰写并发表了题为《金属导电规律的初步探索》一文。1826 年,欧姆的第二篇论文《金属导电规律的确定及伏打电池和施威格检流计的理论要点》发表了。第二年,又发表了第三篇论文《伽伐尼电池的数学论述》,终于总结出了欧姆定律。

然而在当时,欧姆的研究公布后,不仅没有立即引起科学界的重视,甚至科学学会根本不同意他的见解,理由是欧姆定律的公式太简单了。

种种不公正的评价,使欧姆深深地感到从事科学事业的艰难。然而,在责难和诽谤中欧姆并不气馁。欧姆完全相信自己得出的公式是正确的,并确信科学家们最终会接受这一定律。

后来,一些科学家开始注意欧姆定律。德国科学家波根多在实验中重复了欧姆的研究过程,得出了和欧姆相同的结果,波根多再次重复了实验,结果仍相同。这使波根多相信欧姆发现的定律是正确的。1831 年,波根多发表文章肯定了欧姆的研究成果。随后,俄国、英国、美国的一些著名科学家都相继重复了欧姆的实验,都证明了欧姆研究成果的正确性。

1841 年,英国伦敦皇家学会为了表彰欧姆的杰出贡献,授予他科普利金质奖章,这是当时科学界的最高荣誉。从此,欧姆定律开始被人们接受。

1845 年,欧姆当选为巴伐利亚科学院院士。1849 年,已经62 岁的欧姆终于实现了自己年轻时的抱负,担任慕尼黑大学教授,并亲自在慕尼黑大学讲授物理学。1854 年,欧姆在德国曼纳希逝世。一颗灿烂的巨星陨落了,但他的伟绩长存。他的名字被定为电阻的单位,他发现的定律被称为“欧姆定律”。

猜你喜欢

扭力欧姆定律定律
一种带验电功能的电工扭力螺丝刀的研制
带你学习欧姆定律
倒霉定律
提升阀扭力检测问题探讨
第12讲欧姆定律、电功率、焦耳定律专题复习
万有引力定律
第10讲 欧姆定律专题复习
用欧姆定律解非纯电阻电路
耐人寻味的定律
食堂定律