格奧爾格·歐姆
生平
早年生活
歐姆1789年3月16日出生于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(guī)教育,但是他的父親是一位受人尊敬的人,高水準(zhǔn)的自學(xué)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、他后來成為著名數(shù)學(xué)家的弟弟馬丁·歐姆(英語:Martin Ohm)(1792年-1872年)和他的姐姐伊麗莎白·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(shù)學(xué)、物理、化學(xué)和哲學(xué)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(xué),在那里他接受到了一點(diǎn)點(diǎn)科學(xué)知識的培養(yǎng),并且感受到學(xué)校所教授的與父親所傳授的有著非常鮮明的不同。格奧爾格·西蒙·歐姆15歲時接受了埃爾朗根大學(xué)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(shù)學(xué)領(lǐng)域異于常人的出眾天賦,他甚至在結(jié)論上寫道,從鎖匠之家將誕生出另一對伯努利兄弟。
大學(xué)生活
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)。他并沒有把精力放在學(xué)習(xí)上,而是在跳舞、滑冰和臺球上花費(fèi)了大把的時間。歐姆的父親對于歐姆如此浪費(fèi)受教育的機(jī)會,而感到非常憤怒,于是把歐姆送到了瑞士。1806年9月,歐姆在Gottstadt bei Nydau的一所學(xué)校取得了數(shù)學(xué)教師的職務(wù)。
教學(xué)生涯
卡爾·克利斯坦·凡·蘭格斯多弗在1809年離開埃爾朗根大學(xué)前往海德堡大學(xué)任教,歐姆提出希望跟他一起前往海德堡重新開始他的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí),但是蘭格斯多弗建議歐姆繼續(xù)自學(xué)數(shù)學(xué),并建議他閱讀歐拉、拉普拉斯和拉克爾華(英語:Sylvestre_Fran?ois_Lacroix)的著作。歐姆接受了蘭格斯多弗的建議,一邊任教一邊繼續(xù)自學(xué)數(shù)學(xué)。22歲時,歐姆回到埃爾朗根,并在1811年以論文《Licht und Farben》(光線和色彩)獲得博士學(xué)位,此后在埃爾朗根做了3個學(xué)期的數(shù)學(xué)講師。此后分別于1813年在班貝格、1817年在科隆、1826年在柏林的幾家中學(xué)任教。
歐姆的主要研究興趣在于當(dāng)時仍沒有被普遍研究的電學(xué),1833年成為紐倫堡皇家綜合技術(shù)學(xué)校的教授,1839年起擔(dān)任該校的校長,1849年起任教于慕尼黑工業(yè)大學(xué),1852年成為實(shí)驗(yàn)物理學(xué)教授。
逝世
歐姆逝世后葬于慕尼黑。
歐姆定律的發(fā)現(xiàn)
在1825年發(fā)表的第一篇論文中,歐姆研究了當(dāng)電線長度增加時電磁力隨之減小的現(xiàn)象,論文完全基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果推導(dǎo)出了兩者之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。
從傅立葉對熱傳導(dǎo)規(guī)律的研究中受到啟發(fā),傅立葉發(fā)現(xiàn)導(dǎo)熱桿中兩點(diǎn)間的熱流正比于這兩點(diǎn)間的溫度差,歐姆認(rèn)為電流現(xiàn)象與熱傳導(dǎo)相似,便猜想導(dǎo)線中兩點(diǎn)之間的電流也正比于這兩點(diǎn)間的某種驅(qū)動力(即現(xiàn)在所稱的電動勢)。歐姆用亞歷山德羅·伏打發(fā)明的伏打電池作為電源,后因電流不穩(wěn)定而改用鉍和銅的溫差電池保證了電流的穩(wěn)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(yīng),用熱脹冷縮的方法來測量電流大小,但測量結(jié)果不精確,后來他把奧斯特關(guān)于電流磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)和庫侖扭秤巧妙地結(jié)合起來設(shè)計了一個電流扭秤,讓導(dǎo)線和連接的磁針平行放置,當(dāng)導(dǎo)線中通過電流時,磁針的偏轉(zhuǎn)角與導(dǎo)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(dǎo)的數(shù)學(xué)模型和表達(dá)式。在這兩篇論文中,歐姆由先前根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果推導(dǎo)出的結(jié)果,進(jìn)而提出法則,解釋直流電研究的結(jié)果,成為歐姆在接下來幾年發(fā)表完整理論前重要的第一步。
著名的“歐姆定律”發(fā)表在1827年的《Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet》(直流電路的數(shù)學(xué)研究)中,歐姆在書中完整闡述了他的電學(xué)理論,給出了理解全書所需的數(shù)學(xué)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(guān)系。雖然歐姆的這本書對電路理論研究和應(yīng)用影響重大,但是在當(dāng)時卻受到了冷遇,直到1841年最終被皇家學(xué)會頒發(fā)的科普利獎?wù)拢–opley Medal)所承認(rèn)。歐姆也在1842年成為皇家學(xué)會的一名外國會員,1845年成為巴伐利亞科學(xué)學(xué)會的正式成員。
著作
歐姆的著作數(shù)目眾多,其中最重要的是1827年發(fā)表的《Die galvanische Kette, mathematisch bearbeitet》(直流電路的數(shù)學(xué)研究),這部著作極大地影響了電流理論和應(yīng)用的發(fā)展,在這本書中首次提出的電學(xué)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(guān)系即電阻的國際單位制也采用為“歐姆”。
歐姆重要的著作中包括:
《Grundlinien zu einer zweckm??igen Behandlung der Geometrie als h?heren Bildungsmittels》(幾何學(xué)指導(dǎo)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(shù)學(xué)研究),柏林,1827年,(PDF, 4.7 MB)
《Elemente der analytischen Geometrie im Raume am schiefwinkligen Coordinatensysteme》(傾斜坐標(biāo)系空間中的分析幾何學(xué)元素),紐倫堡,1849年,(PDF, 81 MB)
《Grundzüge der Physik als Compendium zu seinen Vorlesungen》(物理學(xué)基礎(chǔ)的課程概要),紐倫堡,1854年,(PDF, 38 MB)
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