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格奧爾格·歐姆

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格奧爾格·歐姆
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格奧爾格·西蒙·歐姆(1789年—1854年)
出生 1789年3月16日
德國埃爾朗根
逝世 1854年7月6日
德國慕尼黑
居住地 德國
國籍  德國
研究領域 物理
任職於 慕尼黑大學
母校 埃爾朗根-紐倫堡大學
博士導師 卡爾·克利斯坦·凡·蘭格斯多弗
(Karl Christian von Langsdorf)
著名成就 歐姆定律
歐姆位向定律(Ohm's Phase Law)
歐姆聽覺定律(Ohm's acoustic law)
獲獎 科普利獎章(1841年)

格奧爾格·西蒙·歐姆Georg Simon Ohm,1789年3月16日-1854年7月6日),德國物理學家。歐姆發現了電阻電流電壓的正比關係,即著名的歐姆定律;他還證明了導體的電阻與其長度成正比,與其橫截面積和傳導係數成反比;以及在穩定電流的情況下,電荷不僅在導體的表面上,而且在導體的整個截面上運動。電阻的國際單位制「歐姆」以他的名字命名。

生平[編輯]

早年生活[編輯]

歐姆1789年3月16日出生於德國埃爾朗根的一個鎖匠世家,父親喬安·渥夫甘·歐姆是一位鎖匠,母親瑪莉亞·伊麗莎白·貝克是埃爾朗根的裁縫師之女。雖然歐姆的父母親從未受過正規教育,但是他的父親是一位受人尊敬的人,高水準的自學程度足以讓他給孩子們出色的教育。歐姆的一些兄弟姊妹們在幼年時期死亡,只有三個孩子存活下來,這三個孩子分別是他、他後來成為著名數學家的弟弟馬丁·歐姆英語Martin Ohm(1792年-1872年)和他的姊姊伊麗莎白·芭芭拉。他的母親在他十歲的時候就去世了。

幼年時期的初期,格奧爾格·西蒙和馬丁高程度的數學、物理、化學和哲學是受他們的父親所教。格奧爾格·西蒙在11歲至15歲時曾上埃朗根高級中學,在那裡他接受到了一點點科學知識的培養,並且感受到學校所教授的與父親所傳授的有着非常鮮明的不同。格奧爾格·西蒙·歐姆15歲時接受了埃爾朗根大學教授卡爾·克利斯坦·凡·蘭格斯多弗英語Karl Christian von Langsdorf的一次測試,他注意到歐姆在數學領域異於常人的出眾天賦,他甚至在結論上寫道,從鎖匠之家將誕生出另一對伯努利兄弟。

大學生活[編輯]

1805年,16歲的歐姆進入埃爾朗根大學學習數學物理哲學。他並沒有把精力放在學習上,而是在跳舞滑冰檯球上花費了大把的時間。歐姆的父親對於歐姆如此浪費受教育的機會,而感到非常憤怒,於是把歐姆送到了瑞士。1806年9月,歐姆在Gottstadt bei Nydau的一所學校取得了數學教師的職務。

教學生涯[編輯]

卡爾·克利斯坦·凡·蘭格斯多弗在1809年離開埃爾朗根大學前往海德堡大學任教,歐姆提出希望跟他一起前往海德堡重新開始他的數學學習,但是蘭格斯多弗建議歐姆繼續自學數學,並建議他閱讀歐拉拉普拉斯拉克洛瓦的著作。歐姆接受了蘭格斯多弗的建議,一邊任教一邊繼續自學數學。22歲時,歐姆回到埃爾朗根,並在1811年以論文《Licht und Farben》(光線和色彩)獲得博士學位,此後在埃爾朗根做了3個學期的數學講師。此後分別於1813年在班貝格、1817年在科隆、1826年在柏林的幾家中學任教。

歐姆的主要研究興趣在於當時仍沒有被普遍研究的電學,1833年成為紐倫堡皇家綜合技術學校的教授,1839年起擔任該校的校長,1849年起任教於慕尼黑工業大學,1852年成為實驗物理學教授。

歐姆逝世後葬於慕尼黑。

歐姆定律的發現[編輯]

在1825年發表的第一篇論文中,歐姆研究了當電線長度增加時電磁力隨之減小的現象,論文完全基於實驗結果推導出了兩者之間的數學關係。

從傅立葉對熱傳導規律的研究中受到啟發,傅立葉發現導熱桿中兩點間的熱流正比於這兩點間的溫度差,歐姆認為電流現象與熱傳導相似,便猜想導線中兩點之間的電流也正比於這兩點間的某種驅動力(即現在所稱的電動勢)。歐姆用亞歷山德羅·伏打發明的伏打電池作為電源,後因電流不穩定而改用鉍和銅的溫差電池保證了電流的穩定性。為了解決測量電流大小的難題,歐姆先是利用電流的熱效應,用熱脹冷縮的方法來測量電流大小,但測量結果不精確,後來他把奧斯特關於電流磁效應的發現和庫侖扭秤巧妙地結合起來設計了一個電流扭秤,讓導線和連接的磁針平行放置,當導線中通過電流時,磁針的偏轉角與導線中的電流成正比,即代表了電流的大小。

在1826年的兩篇重要論文中,歐姆建立了電傳導的數學模型和表達式。在這兩篇論文中,歐姆由先前根據實驗結果推導出的結果,進而提出法則,解釋直流電研究的結果,成為歐姆在接下來幾年發表完整理論前重要的第一步。

著名的「歐姆定律」發表在1827年的《Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet》(直流電路的數學研究)中,歐姆在書中完整闡述了他的電學理論,給出了理解全書所需的數學背景知識,提出了電路分析中電流、電壓及電阻之間的基本關係。雖然歐姆的這本書對電路理論研究和應用影響重大,但是在當時卻受到了冷遇,直到1841年最終被皇家學會頒發的科普利獎章(Copley Medal)所承認。歐姆也在1842年成為皇家學會的一名外國會員,1845年成為巴伐利亞科學學會的正式成員。

著作[編輯]

歐姆的著作數目眾多,其中最重要的是1827年發表的《Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet》(直流電路的數學研究),這部著作極大地影響了電流理論和應用的發展,在這本書中首次提出的電學定律也因此被命名為「歐姆定律」,而電阻器中電流與電壓的正比關係即電阻的國際單位制也採用為「歐姆」。

歐姆重要的著作中包括:

  • 《Grundlinien zu einer zweckmäßigen Behandlung der Geometrie als höheren Bildungsmittels》(幾何學指導的高等教育備課材料),埃爾朗根,1817年,(PDF, 11.2 MB)
  • 《Die galvanische Kette : mathematisch bearbeitet》(直流電路的數學研究),柏林,1827年,(PDF, 4.7 MB)
  • 《Elemente der analytischen Geometrie im Raume am schiefwinkligen Coordinatensysteme》(傾斜坐標系空間中的分析幾何學元素),紐倫堡,1849年,(PDF, 81 MB)
  • 《Grundzüge der Physik als Compendium zu seinen Vorlesungen》(物理學基礎的課程概要),紐倫堡,1854年,(PDF, 38 MB)

參考文獻[編輯]

  • Carl M. von Bauernfeind: Gedächtnisrede auf Georg Simom Ohm, Technische Universität, München 1882.
  • Ernst G. Deuerlein: Georg Simon Ohm 1789 - 1854. Leben und Wirken des großen Physikers. Erweiterte 2. Auflage, Erlangen: Verlag Palm & Enke, 1954, 32 S.
  • Michael Droescher: Georg Simon Ohm (1789-1989), Kulturamt, Erlangen 1989.
  • Peter May: Georg Simon Ohm. Leben und Wirkung, Stadtmuseum, Erlangen 1989.
  • Dietmar Hahlweg, Walter Füchtbauer, Klaus von Klitzing: 200 Jahre Georg Simon Ohm. 1798 - 1989. Georg-Simon-Ohm-Verein, Erlangen 1989, 30 Seiten.
  • Carl M. von Bauernfeind: Ohm: Georg Simon O., ADB, Bd. 24, S.187-203
  • Encyclopædia Britannica Eleventh Edition

相關條目[編輯]

外部連結[編輯]