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欧姆定律的发现

科普小知识2022-10-22 19:32:37
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欧姆定律是另一个电学基本定律,发现于1826年。欧姆最初是一名高中数学和物理老师。他受到傅立叶热传导理论的启发,进行电学研究。傅立叶假设导热棒中两点之间的热流与两点之间的温差成正比,然后用数学方法建立导热定律。欧姆认为电流现象与此相似,并推测导线中两点之间的电流可能与这两点的驱动力之差成正比。欧姆被称为电张力。这实际上是电势的概念。为了证明他的想法,欧姆努力进行实验研究。

启动欧姆的电源是伏打堆,这给欧姆实验带来了很大的困难。1821年,塞贝克发明了热电偶。波根多夫建议欧姆应该使用热电偶作为电源,以获得稳定的电源。当时,电流强度的测量仍然是一个未解决的技术问题。欧姆最初的目的是通过电流的热效应和热膨胀效应来测量电流强度。后来,欧姆自己设计了一种电流扭转天平,将电流的磁效应与库仑扭转天平相结合,通过悬挂在扭转线下的磁针偏转的角度来测量电流强度。热电电池由弯曲成abb'a '形状的铋条和两根铜条组成,ab端插入一个装有碎冰和雪的容器中,a'b端插入另一个装有沸水的容器中。

电流扭秤的扭绞线和磁针放置在圆柱形玻璃罩内,用放大镜观察磁针的偏转角。欧姆取八根相同厚度、不同长度的板状铜线,分别连接到电路上,测量电流磁作用强度(实际上,磁针的偏转角与电流强度成正比)。最后表示为:

其中x表示对应于长度为x的导体的磁作用强度,a和b是取决于电路的两个常数。我们现在可以判断,欧姆A等于电动势,欧姆B等于回路电阻,除了待测导体,欧姆X等于电流强度。

1826年,欧姆发表了两篇论文。第一篇文章题为“关于金属传导和接触电的定律以及伏打仪器和希威格乘数的理论”,报告了他的实验结果。第二篇文章题为“加尔瓦尼电产生的电现象理论”。他模仿傅立叶的热传导理论,从理论上推导出以下公式:

第二年,欧姆出版了一本名为《从数学中导出的加尔瓦尼电路》的书,该书严格推导了电路定律。欧姆定律的建立在电学发展史上具有重要意义。然而,欧姆的研究结果并没有得到当时德国科学界的太多关注。直到1841年,皇家学会才承认欧姆的成就。那一年,欧姆获得了皇家学会的科普利奖。