學過物理的人都知道,I(電流)=U(電壓)/R(電阻)是歐姆定律的數學表達式,,它表明了導體中的電流強度I與它兩端的電壓U成正比,,跟它的電阻R成反比。 如此簡單明了的定律,,其發(fā)現過程卻一點都不簡單,。1820年,德國物理學家歐姆開始系統(tǒng)地研究電學理論,。當時,,在電的研究中,科學家們隱約地感覺到電流有一些神秘的規(guī)律,,但由于沒有一種穩(wěn)定的電源,,也沒有一種較精確的測量電流強度的儀器,致使探索電流規(guī)律的工作十分艱難,。 歐姆受到傅里葉熱傳導理論(導熱桿中兩點間熱流量與兩點溫度差成正比)的影響,,開始了研究電流定律之路。由于當時缺乏明確的電動勢,、電流強度乃至電阻概念,,因此適用的電流計也正在探索中。1821年,,德國物理學家施威格利用電流的磁效應發(fā)明了檢流計,。這種儀器主要用來檢驗電流的有無,。從施威格的檢流計中,歐姆受到啟發(fā),,他把電流的磁效應與庫侖扭秤法巧妙地結合起來,,創(chuàng)造性地設計出一個電流扭力秤。歐姆用扭力秤來測量電流所產生的磁場對磁針的作用力矩,,以此來確定電流強度,。從初步的實驗中,歐姆發(fā)現電流對磁針的作用力與導線的長度有關,。 為了確定它們之間的定量關系,,歐姆做了反復的實驗。他將磁針的中點用金屬絲懸掛起來,,使磁針平行地位于導線的上方,。當導線通有電流時,電流的磁場使磁針偏轉,。若將金屬絲扭轉,,磁針便重新返回原來的位置。因為磁針所在處,,直線電流所產生的磁場的磁感應強度正比于導線中的電流強度,。它對磁針的作用力矩等于磁針處的磁感應強度與磁針磁矩的乘積,所以扭力秤中金屬絲的扭轉角正比于導線中的電流強度,。根據扭轉角的大小,,歐姆就能相對地比較不同的電流強度。 當時,,歐姆受到法國物理學家貝克勒爾的啟發(fā),,選擇了一組截面積相同,長度不同的銅導線作為外電路進行了實驗,。從實驗的數據中,,歐姆發(fā)現:當導線的長度與其橫截面面積成比時,它們的導電率的確相等,,而被測導線的長度越長,,電流扭力秤的偏轉角越小,兩者之間則存在著反比的關系,。經過多次反復實驗,,歐姆發(fā)現了檢流計指針的偏轉量和導體長度、串接材料的電阻率,,以及與所加電壓之間的關系,。 1825年,歐姆發(fā)表第一篇論文《涉及金屬傳導接觸電的定律的初步表述》,論述了電流的電磁力的衰減與導線長度的關系,。進而,,他通過實驗測定了不同金屬的電導率。1826年,,歐姆的第二篇論文《金屬導電規(guī)律的確定及伏打電池和施威格檢流計的理論要點》發(fā)表了,。第二年,又發(fā)表了第三篇論文,,題目是《伽伐尼電池的數學論述》,,終于總結出了歐姆定律。歐姆定律從發(fā)現至今已 170余年了,,無數的實踐都證明了它的正確性,,它已成為現代電學和電工學最基本的規(guī)律之一。
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