欧姆定律的发现及其里程碑贡献

欧姆定律的发现

电学史上具有里程碑意义的贡献

乔治·西蒙·欧姆是德国物理学家。生于巴伐利亚埃尔兰根城。欧姆的父亲是一个技术熟练的锁匠，对哲学和数学都十分爱好。欧姆从小就在父亲的教育下学习数学并受到有关机械技能的训练，这对他后来进行研究工作特别是自制仪器有很大的帮助。欧姆的研究，主要是在1817～1827年担任中学物理教师期间进行的。

乔治·西蒙·欧姆

欧姆正处在电学飞速发展的时期，新的电学成果不断地涌现，其他科学家的发现激励着他去进一步探索一个重要的问题：使用伏打电池的电路中，电流强度可能随电池数目的增多而增大，但是，这中间到底存在什么规律呢？他决心通过实验寻找答案。当时还没有测量电流强弱的仪器，欧姆曾设想用电流的热效应去测量电流的强弱，但没有成功。1821年施魏格尔和波根多夫发明了一种原始的电流计，这个仪器的发明使欧姆受到鼓舞。他利用业余时间，向工人学习多种加工技能，决心制作必要的电学仪器与设备。为了准确地量度电流，他巧妙地利用电流的磁效应设计了一个电流扭秤。用一根扭丝挂一个磁针，让通电的导线与这个磁针平行放置，当导线中有电流通过时，磁针就偏转一定的角度，由此可以判断导线中电流的强弱。他把自己制作的电流计连在电路中，并创造性地在放磁针的度盘上划上刻度，以便记录实验的数据。这样，根据实验结果得出了一个公式，可惜是错的，用这个公式计算的结果与欧姆本人后来的实验也不一致。欧姆很后悔，意识到问题的严重性，打算收回已发出的论文，可是已经晚了，论文已发散出去了。急于求成的轻率做法，使他吃了苦头，科学家对他也表示反感，认为他是假充内行。欧姆决心要挽回影响和损失，更重要的是还要继续通过实验寻找规律。这时欧姆多么需要人们的理解和支持啊，当时有位科学家叫波根多夫，从欧姆这位中学教师身上看到了追求真理勇于创新的精神，于是写信鼓励欧姆继续干下去。并建议他在实验中，使用更加稳定的塞贝克温差电池。这种电池是1821年由塞贝克发明的，它的原理是：用钢、铋两种不同的导线连接而组成的电路中，两个接头的温度不同时可以产生电流，温差越大，电流越强。欧姆鼓起勇气，用了塞贝克温差电池重新认真地做实验，他把一个接头浸入沸水中，温度保持100℃，另一接头埋入冰块，温度保持0℃，从而保证一个能供应稳定电压的电源。多次实验之后，他将实验结果于1826年发表，1827年欧姆又在《电路的数学研究》一书中，把他的实验规律总结成如下公式：S＝γE。式中S表示电流；E表示电动力，即导线两端的电势差，γ为导线对电流的传导率，其倒数即为电阻。欧姆在自己的许多著作里还证明了：电阻与导体的长度成正比，与导体的横截面积和传导性成反比；在稳定电流的情况下，电荷不仅在导体的表面上，而且在导体的整个截面上运动。这就是欧姆定律，这在电学史上是具有里程碑意义的。欧姆发表《伽伐尼电路的数学论述》，从理论上论证了欧姆定律，欧姆本以为研究成果一定会受到学术界的承认，可是他想错了。书的出版招来了不少讽刺和诋毁，大学教授们看不起他这个中学教师。德国人鲍尔攻击他说：“以虔诚的眼光看待世界的人不要去读这本书，因为它纯然是不可置信的欺骗，它的唯一目的是要亵渎自然的尊严。”这一切使欧姆十分伤心，他在给朋友的信中写道：“伽伐尼电路的诞生已经给我带来了巨大的痛苦，我真抱怨它生不逢时，因为深居朝廷的人学识浅薄，他们不能理解它的母亲真实感情。”当然也有不少人为欧姆抱不平，发表欧姆论文的《化学和物理杂志》主编施韦格写信给欧姆说：“请您相信，在乌云和尘埃后面的真理之光最终会透射出来，并含笑驱散它们。”欧姆辞去了在科隆的职务，又去当了几年私人教师，直到七八年之后，有位叫波利特的科学家发表了一篇论文，得到的是与欧姆同样的结果。这才引起科学界对欧姆的重新注意。

欧姆定律实验演示图(www.xing528.com)

欧姆以等于10⁹CGSM电阻的欧姆作为基础，用恒定电流在融冰温度时通过质量为14.4521克、长度为106.3厘米、横截面恒定的水银柱受到的电阻。一个导体的电阻R不仅取决于导体的性质，它还与工作点的温度有关。对于有些金属、合金和化合物，当温度降到某一临界温度T°C时，电阻率会突然减小到无法测量，这就是超导电现象。导体的电阻与温度有关。一般来说，金属导体的电阻会随温度升高而增大，如电灯泡中钨丝的电阻。半导体的电阻与温度的关系很大，温度稍有增加电阻值即会减小很多。通过实验可以找出电阻与温度变化之间的关系，利用电阻的这一特性，可以制造电阻温度计（通常称为“热敏电阻温度计”）。欧姆接触是指金属与半导体的接触，而其接触面的电阻值远小于半导体本身的电阻，使得组件操作时，大部分的电压降在活动区而不在接触面。欲形成好的欧姆接触，有两个先决条件：一是金属与半导体间有低的界面能障；二是半导体有高浓度的杂质掺入。前者可使界面电流中热激发部分增加;后者则使界面空乏区变窄，电子有更多的机会直接穿透，而同使Rc阻值降低。

研究闭合电路的欧姆定律

为了纪念欧姆对电磁学的贡献，物理学界将电阻的单位命名为欧姆，以符号Ω表示。电阻的单位欧姆简称欧。1欧定义为：当导体两端电势差为1伏特，通过的电流是1安培时，它的电阻为1欧。

欧姆杀菌

欧姆杀菌是借助通入电流使食品内部产生热量达到杀菌目的的一种杀菌方法。欧姆杀菌具有很多优点，例如可以生产新鲜、大颗粒的产品；不需任何热交换表面；可以连续操作；热量在液体中产生，不需借助其液体的传导或对流；过程易于控制，可立即终止或启动。欧姆杀菌工艺操作：（1）装置的预杀菌用电导率与待杀菌物料相接近的一定浓度的硫酸钠溶液的循环来实现。（2）预杀菌液冷却后排出，引入待杀菌物料。通过反压阀利用无菌空气和气氮气调节压力。（3）物料加热杀菌，再依次进入保温管、冷却管和贮罐，供无菌充填。（4）生产结束后，切断电源，先用清水清洗，再用80℃的2%的氢氧化溶液循环清洗30min。