历经艰辛的欧姆
关于电流的欧姆定律几乎每一个初中学生都知道,但是很少有人知道发现这个伟大定律的科学家欧姆的艰苦历程。
欧姆是位法国物理学家,1789 年出生于埃尔兰根,他的父亲是一个手艺高明的锁匠,他自己虽然与科学无缘,但是却煞费苦心地要使欧姆受到科学教育。欧姆终于进入埃尔兰根大学学习,并获得了博士学位。
30 岁时,欧姆当上了科隆耶稣中学的数学、物理教师。他在那里工作了
- 年,他的工作十分出色,他的一名学生迪里希莱特后来成为大名鼎鼎的数学家。但是欧姆并不满意这里的工作,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研究成果。但是,作为中学教师进行科学研究有许多困难,他缺少必要的时间和资料,没有志同道合的同事来进行交流。因此,欧姆在科学的荒原上是一个孤独的探索者。实验缺少资金和仪器,好在他是铁匠的儿子,从小看着父亲用灵巧的双手为人们制作各种精巧的锁头,自己也练出了一定的本领。因此欧姆有能力为自己制造各种仪器。
研究从什么地方开始呢?
欧姆注意到,电流在电线里流动的过程,它的“能力”在不断地衰减, 就像热量的传递过程一样。为了研究各种金属的导电能力,欧姆遇到的第一个问题就是必需精确地测量电流强度,他设计并动手做了一个电流扭秤,当有微小电流流过时,扭秤的指针就会转动,这种类似的扭秤的实验装置,现在在实验中还可以看到。
下一步就是自己制造导线。由于要精密的测量各种金属对电的传导率, 所以导线的直径要求很严格,他把各种金属用敲打、拉制等方法制成粗细相同,直径极其均匀的导线,用以测定金、银、锌、黄铜、铁等金属对电的传导率。
欧姆把这些精心拉制的导线分别接在伏打电池上,再接上他的电流扭秤,不断地进行实验,并认真的记录下实验结果。
在他的笔记本上,可以看到一连串数据:在相同的长度下,不同材料导线的电导率的数据如下:铜为 1000,金为 574,银为 356,锌为 333,黄铜为280,铁为 174,铂为 171,锡为 168,铅为 97。
欧姆制成了 8 根粗细相同,但长度成倍数增加的铜线。分别接入电路中, 为了减少由于接触引起的电阻,欧姆用水银杯作为电路的接通点。用电流扭秤去测量电流大小,并认真地把数据记录下来。制成了一个表格。实验进行了数天,表格也挂满了欧姆的小屋,这些纷乱、枯燥的数据,简直让人眼花潦乱。
要从这一堆数据中找出一些规律,还真得有些勇气,因为实验数据都是不准确的,任何人要想从一堆实验数据中寻找规律,都需要有一定的胆识, 如何去粗取精、由表及里,也必须有一定的远见卓识才行,欧姆对这些数字大胆的动了一次手术,就像砍去树杆上无用的枝叉,突然他看到了一条通天大道。
原来,电路中的电流、电压、电阻有如此简单的比例关系。这就是我们现在都知道的欧姆定律:通过导体的电流与加在导体两端的电压成正比与导体的电阻成反比。
欧姆定律如此简捷的形式,正好说明大自然本来就是简单的统一的,当我们打开电灯,收音机、电视机时,都是在证明欧姆定律的正确性,因为这些东西都是依据欧姆定律设计出来的。
最后,欧姆在自己的国家也得到了尊重。1849 年,他被任命为慕尼黑大学教授。实现了他终生的愿望。他一生的最后 5 年是在壮志已酬的无忧无虑中度过的。在他逝世后,人们在慕尼黑树起了他的塑像,并以他的名字命名一条街。
电阻的单位被国际会议定名为欧姆,使欧姆的姓氏更加永垂不朽。