2023學(xué)年完整公開(kāi)課版歐姆

項(xiàng)目一任務(wù)3.1歐姆定律（1）

課程負(fù)責(zé)人：李奎榮啟蒙歐姆出生于德國(guó)的一個(gè)鎖匠世家，父母雖未受過(guò)正規(guī)教育，但歐姆的父親對(duì)物理和數(shù)學(xué)非常感興趣，并自學(xué)了不少知識(shí)。在父親的啟蒙下，歐姆逐漸顯露出異于常人的天賦，他的弟弟后來(lái)成了數(shù)學(xué)家馬丁·歐姆。歐姆的故事學(xué)術(shù)研究那時(shí)世界上電學(xué)正處在飛速發(fā)展時(shí)期，很多問(wèn)題都亟待解決，歐姆從電流強(qiáng)度和電池?cái)?shù)目著手，開(kāi)始研究他們之間的規(guī)律。在研究過(guò)程中，還出現(xiàn)了一個(gè)小插曲，歐姆急于求成，在沒(méi)有驗(yàn)證結(jié)論正確的情況下就將自己的論文發(fā)表了出去，這一行為引起了很多科學(xué)家的不滿，他也被稱為是冒充專家，這樣的教訓(xùn)使得歐姆更加靜心做實(shí)驗(yàn)，在一次次的失敗中不斷總結(jié)，最終提出了偉大的歐姆定律。大學(xué)1805年，16歲的歐姆進(jìn)入埃爾朗根大學(xué)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)、物理和哲學(xué)，期間由于經(jīng)濟(jì)困難輟學(xué)做了家庭教師。1809年恩師蘭格斯多弗教授前往海德堡大學(xué)任教，歐姆跟隨前往繼續(xù)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)。在教授的建議下，他閱讀了歐拉、拉普拉斯和拉克洛瓦的著作，通過(guò)一邊教學(xué)一邊自學(xué)終于在1813年獲得博士學(xué)位。1826年在柏林，歐姆根據(jù)庫(kù)侖在1784年發(fā)明的扭力抨，設(shè)計(jì)出一種絲懸磁針電流計(jì)，使他能正確地將電流強(qiáng)度作為一個(gè)電路參量抽象出來(lái)。另外，他又根據(jù)塞貝克在1822年發(fā)現(xiàn)的溫差電效應(yīng)，設(shè)計(jì)出一臺(tái)溫差電池。溫差電池的優(yōu)點(diǎn)在于，它的電動(dòng)勢(shì)與溫差所固有的電極化的現(xiàn)象，這就使他能夠?qū)㈦妱?dòng)勢(shì)抽象出來(lái)，作為電路的另一個(gè)重要參量。歐姆就是這樣在1826年通過(guò)實(shí)驗(yàn)總結(jié)出了歐姆定律：歐姆定律的發(fā)現(xiàn)1827年歐姆從熱和電的相似性出發(fā)，進(jìn)行類比，運(yùn)用傅立葉熱分析理論，從理論上推導(dǎo)出了歐姆定律，并引入了歐姆定律的微分形式，從而肯定了他在一年前的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。他將這項(xiàng)成果總結(jié)在《數(shù)學(xué)推導(dǎo)的伽伐尼電路》（以下簡(jiǎn)稱《電路》）一書中。歐姆的這部著作，是19世紀(jì)德國(guó)的第一部數(shù)學(xué)物理論著。I=E/(R+r)其中，I表示電流強(qiáng)度，E表示電動(dòng)勢(shì)，R為電路電阻，r為電池內(nèi)阻。質(zhì)疑

歐姆的電路理論誕生于德國(guó)理論物理學(xué)產(chǎn)生的前夕。歐姆使用溫差電池和絲懸磁針扭力秤做實(shí)驗(yàn)，這還是最新穎的實(shí)驗(yàn)方法，這就引起其他物理實(shí)驗(yàn)家們的懷疑；更何況歐姆定律的理論部分模仿了法國(guó)數(shù)學(xué)物理學(xué)家傅立葉的熱分析方法，傅立葉要求在均勻熱傳導(dǎo)情況下金屬導(dǎo)線與外界是完全絕熱的，歐姆同樣要求電傳導(dǎo)時(shí)導(dǎo)線下周圍是完全絕緣的。這種將復(fù)雜情況進(jìn)行理想化以抽象出現(xiàn)的本質(zhì)的做法是物理學(xué)理論研究的一種基本方法，而德國(guó)一些年老權(quán)重的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家們則認(rèn)為這在實(shí)際中是不可能的。

承認(rèn)歐姆定律的艱難過(guò)程接受與此相反，德國(guó)年青一代物理學(xué)家能接受歐姆的思想。如費(fèi)希內(nèi)爾在30歲時(shí)發(fā)表的《伽伐尼電學(xué)和電化學(xué)教科書》第三卷上最先引用了歐姆定律。在中年物理學(xué)家中，斯威格給予歐姆的支持最大，他自始至終給歐姆發(fā)表文章提供方便，歐姆的大部分論文發(fā)表在他主編的《化學(xué)和物理學(xué)雜志》。截至1840年，已有不少實(shí)驗(yàn)家證明了歐姆定律，并運(yùn)用到自己的研究工作。德國(guó)著名物理學(xué)家GeorgSimonOhm1841年倫敦皇家學(xué)會(huì)（RSL）授與歐姆最高科學(xué)獎(jiǎng)-科普勒獎(jiǎng)?wù)拢–opleyMedal）1881年

為了紀(jì)念歐姆在電學(xué)上的貢獻(xiàn)，1881年在巴黎召開(kāi)的第一屆國(guó)際電氣工程師會(huì)議上，決定以他的姓氏"歐姆"命名電阻的實(shí)用單位。1843年惠斯通在貝克利亞講演中詳細(xì)闡述了歐姆定律，給予歐姆極高的評(píng)價(jià)，引起了德國(guó)政府和科學(xué)界對(duì)歐姆的關(guān)注。埃爾曼和多佛等人竭盡全力地把歐姆推薦到德國(guó)物理學(xué)界的最高位置。1845年海爾曼寫信給巴伐利亞科學(xué)院數(shù)理學(xué)部秘書長(zhǎng)，建議選舉歐姆為正式院士。經(jīng)過(guò)這些熱心的科學(xué)家的反復(fù)努力，歐姆終于當(dāng)選為巴伐利