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1704771700 欧姆(1787—1854)是德国物理学家,他的父亲虽是一个锁匠,也没有接受过正规学校的教育,但却十分爱好数学和哲学,并通过自学成了当地一名颇有才气的工匠。
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1704771702 在父亲的影响下,欧姆对数学十分感兴趣,同时也跟着父亲掌握了一些金属加工的技能,这为他后来的学习与研究创造了良好的数学功底和金属加工技能方面的条件。
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1704771704 1811年,欧姆毕业于德国埃朗根大学并获得了哲学博士学位,先后在埃朗根和班堡等地的中学任教。
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1704771706 1817—1826年,他在科隆大学预科教数学和物理两门课程。此校有一间比较完备的物理实验工作间。1820年,他得知奥斯特发现电流的磁效应,于是,便钻进这间物理实验工作间开始进行自己的电学实验,从此,他步入了物理实验科学的探究之路。
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1704771708 欧姆当时受到科学家傅立叶热传导理论的影响,即导热杆中的两点间热流量(当时没有热量概念)跟温度差成正比。于是,他应用联想并采用类比的方法猜想电流量是否也跟电势差(电压)成正比。
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1704771710 当时人们对电流、电压和电阻这些概念都不那么清楚,适用的电流计也正在探索之中,伏特电池还没有普遍使用,因此,欧姆受惠于父亲的精湛技艺,通过动手自制仪器测量不同金属的导电率(当时人们已经认识到不同导体的导电性能不同),同时,欧姆又受到英国学者巴劳发现的整个电路的电流量,在各部分都是相同的这个结论,即串联电路中电流处处相等的启发,利用图14-2所示的实验装置进行实验。图中下方所示的是温差电池,上方所示的是悬挂磁针的电流扭秤。温差电池回路中的电流所产生的磁场,就会引起电流扭秤所悬挂的磁针发生偏转。
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1704771715 图14-2 欧姆当时使用的实验装置示意图
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1704771717 欧姆当时假定磁针偏转角与导线中电流成正比,于是,采用等效变换的方法把电流这一电学量,转换成力学量并通过电流扭秤进行测量。
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1704771719 当时,欧姆用了8根粗细相同、长度不同的铜导线,编为1~8号,顺次将它们接入外电路进行实验,测出每一次磁针偏转角度X,从而得出了一组数据(如图14-3所示)。(表中记录的数据,是欧姆当时通过实验测量不同的通电导体使磁针偏转的角度)
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1704771721 欧姆通过对这组数据进行数学分析与归纳,得出了一个关系式:
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1704771729 图14-3
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1704771731 式中的X就是电路中的电流,而a是电源的电动势(电压),B+y是外电路中的电阻和电源内部的电阻之和。该表达式是全电路欧姆定律,即包括电源在内的整个电路,而我们初中学习的是部分电路欧姆定律。
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1704771733 欧姆继续用不同尺寸的黄铜线,并把温差电池两端的温度加以变化,多次重复实验,都得出了与上述公式一样的结果。此外,欧姆还得出了“电阻与导线长度成正比,与导线横截面成反比”的结论。
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1704771735 欧姆在极其艰难的条件下,自己动手制作实验装置进行实验,终于发现了用他自己名字命名的欧姆定律,并出版了《伽伏尼电路——数学研究》一书。
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1704771737 但是,欧姆定律的发表,不仅没有引起当时德国学术界的重视,反而遭到一些科学家的非议和攻击。首先是德国当时颇有名气的物理学家鲍耳,他撰文攻击《伽伏尼电路——数学研究》一书是“不可置信地欺骗”,说“它的唯一目的是泄渎自然的尊严”。在强大的压力下,欧姆只好写信给国王路德维希一世,请求他出面解决事端,为此,巴伐利亚科学院组成一个专门委员会进行讨论,结果因为意见不统一而不了了之。后来欧姆在给朋友的信中写道:“《伽伏尼电路——数学研究》一书的诞生,已给我带来痛苦,我真抱怨它生不逢时,因为深居朝廷的人学识渊博,他们不理解他母亲的真实感情。”(这句话的意思是盘踞在高层的“学术权威”们,往往会忘记自己的过去,进而作出扼杀今天“新生婴儿”的背叛!)
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1704771739 欧姆的研究成果是在国外获得巨大声誉之后,才受到国内科学界关注的。
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1704771741 1841年英国皇家学会授予他普科利奖章;1842年又将他接纳为英国皇家学会的国外会员;1845年成为巴伐利亚科学院的院士。为了纪念欧姆在电学上的突出贡献,人们将电阻的单位命名为欧姆,符号为“Ω”。
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1704771746 叩开学习物理的门与道 [:1704766564]
1704771747 叩开学习物理的门与道 14.2 探究欧姆定律
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1704771749 本节从提出问题开始,通过“探究电流与电压、电阻关系”的活动,让同学们认识欧姆定律和欧姆定律的表达式以及变换式。接着通过例题,让同学们知道怎样应用欧姆定律公式分析、解答简单的电路问题。
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