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喬治·西蒙·歐姆人生簡介
喬治·西蒙·歐姆(Georg Simon Ohm,1787～1854年)是德國物理學家。生於巴伐利亞埃爾蘭根城。歐姆的父親是一個技術熟練的鎖匠，對哲學和數學都十分愛好。歐姆從小就在父親的教育下學習數學並受到有關機械技能的訓練，這對他後來進行研究工作特別是自製儀器有很大的幫助。
1800年在中學接受過古典式教育。1803年考入埃爾蘭根大學，未畢業就在一所中學教書。1811年歐姆又回到埃爾蘭根完成了大學學業，並通過考試於1813年獲得哲學博士學位。1817年，他的《幾何學教科書》一書出版。同年應聘在科隆大學預科教授物理學和數學。在該校設備良好的實驗室里，作了大量實驗研究，完成了一系列重要發明。他最主要的貢獻是通過實驗發現了電流公式，後來被稱為歐姆定律。1826年，他把這些研究成果寫成題目為《金屬導電定律的測定》的論文，發表在德國《化學和物理學雜誌》上。歐姆在1827年出版的《動力電路的數學研究》一書中，從理論上推導了歐姆定律，此外他對聲學也有貢獻。1833年，他前往紐倫堡理工學院任物理學教授。1841年，歐姆獲英國倫敦皇家學會的柯希利獎章，第二年當選為該學會的國外會員。1852年，他被任命為慕尼黑大學教授。為了紀念他，人們把電阻的單位命名為歐姆。其定義是：在電路中兩點間，當通過1安培穩恆電流時，如果這兩點間的電壓為1伏特，那么這兩點間導體的電阻便定義為1歐姆。
1805年，歐姆進入愛爾蘭大學學習，後來由於家庭經濟困難，於1806年被迫退學。通過自學，他於1811年又重新回到愛爾蘭大學，順利地取得了博士學位。大學畢業後，歐姆靠教書維持生活。從1820年起，他開始研究電磁學。
歐姆的研究工作是在十分困難的條件下進行的。他不僅要忙於教學工作，而且圖書資料和儀器都很缺乏，他只能利用業餘時間，自己動手設計和製造儀器來進行有關的實驗。1826年，歐姆發現了電學上的一個重要定律——歐姆定律，這是他最大的貢獻。這個定律在我們今天看來很簡單，然而它的發現過程卻並非如一般人想像的那么簡單。歐姆為此付出了十分艱巨的勞動。在那個年代，人們對電流強度、電壓、電阻等概念都還不大清楚，特別是電阻的概念還沒有，當然也就根本談不上對它們進行精確測量了；況且歐姆本人在他的研究過程中，也幾乎沒有機會跟他那個時代的物理學家進行接觸，他的這一發現是獨立進行的。
歐姆最初進行的試驗主要是研究各種不同金屬絲導電性的強弱，用各種不同的導體來觀察磁針的偏轉角度。後來在試驗改變電路上的電動勢中，他發現了電動勢與電阻之間的依存關係，這就是歐姆定律。這一定律可以表示為兩種形式：一是部分電路的歐姆定律，通過部分電路的電流，等於該部分電路兩端的電壓，除以該部分電路的電阻；二是全電路的歐姆定律，即通過閉合電路的電流，等於電路中電源的電動勢，除以電路中的總電阻。
歐姆的研究成果最初公布時，沒有引起科學界的重視，並受到一些人的攻擊，直到1841年，英國皇家學會授予歐姆科普勒獎章，歐姆的工作才得到了普遍的承認。科普勒獎是當時科學界的最高榮譽。1854年7月，歐姆在德國曼納希逝世。
【逆境中的歐姆】
歐姆愛好物理和數學，歐姆自幼受到父親的教導，在科學和技術方面得到了不少的啟迪。在大學期間，因生活困難，不得不退學去做家庭教師。但他仍然堅持學習，終於完成了學業，獲得了博士學位。他曾在幾處中學任教，並在繁重的工作之餘，堅持進行科學研究。
歐姆正處在電學飛速發展的時期，新的電學成果不斷地湧現，其他科學家的發現激勵著他去進一步探索一個重要的問題：使用伏打電池的電路中，電流強度可能隨電池數目的增多而增大，但是，這中間到底存在什麼規律呢？他決心通過實驗尋找答案。
當時還沒有測量電流強弱的儀器，歐姆曾構想用電流的熱效應去測量電流的強弱，但沒有成功。
1821年施魏格爾和波根多夫發明了一種原始的電流計，這個儀器的發明使歐姆受到鼓舞。他利用業餘時間，向工人學習多種加工技能，決心製作必要的電學儀器與設備。為了準確地量度電流，他巧妙地利用電流的磁效應設計了一個電流扭秤。用一根扭絲掛一個磁針，讓通電的導線與這個磁針平行放置，當導線中有電流通過時，磁針就偏轉一定的角度，由此可以判斷導線中電流的強弱了。他把自己製作的電流計連在電路中，並創造性地在放磁針的度盤上劃上刻度，以便記錄實驗的數據。這樣，1825年從根據實驗結果得出了一個公式，可惜是錯的，用這個公式計算的結果與歐姆本人後來的實驗也不一致。歐姆很後悔，意識到問題的嚴重性，打算收回已發出的論文，可是已經晚了，論文已發散出去了。急於求成的輕率做法，使他吃了苦頭，科學家對他也表示反感，認為他是假充內行。
歐姆決心要挽回影響和損失，更重要的是還要繼續通過實驗找規律。這時歐姆多么需要人們的理解和支持啊！當時有位科學家叫波根多夫，從歐姆這位中學教師身上看到了追求真理勇於創新的才華，寫信鼓勵歐姆繼續幹下去。並建議他在實驗中，使用更加穩定的塞貝克溫差電池。這種電池是1821年由塞貝克發明的，它的原理是：用鋼、鉍兩種不同的導線連線而組成的電路中，兩個接頭的溫度不同時可以產生電流，溫差越大，電流越強。歐姆鼓起勇氣，用了溫差電池重新認真地做實現，他把一個接頭浸入沸水中，溫度保持100℃，另一接頭埋入冰塊，溫度保持0℃，從而保證一個能供應穩定電壓的電源。多次實驗之後，終於在1827年提出了一個關係式：X＝a／（b+x）式中X表示電流強度，a表示電動勢（高中物理中學到），b+x表示電阻，b是電源內部的電阻，x為外部電路的電阻。這就是歐姆定律，這在電學史上是具有里程碑意義的貢獻。
但是，科學界仍不承認歐姆的科學發現，許多人對他還抱有成見，甚至認為定律太簡單，不足為信。這一切使歐姆也感到萬分痛苦和失望。
但是，真理之光終究會放射出來的。說來也湊巧，1831年有位叫波利特的科學家發表了一篇論文，得到的是與歐姆同樣的結果。這才引起科學界對歐姆的重新注意。
1841年，英國皇家學會授予他科普利金質獎章，並且宣稱歐姆定律是“在精密實驗領域中最突出的發現”。他得到了應有的榮譽。
1854年歐姆與世長辭。十年之後英國科學促進會為了紀念他，決定用歐姆的名字作為電阻單位的名稱。使人們每當使用這個術語時，總會想起這位勤奮頑強、卓有才能的中學教師。
【科研】
從1820年起，他開始研究電磁學。歐姆的研究工作是在十分困難的條件下進行的。
他不僅要忙於教學工作，而且圖書資料和儀器都很缺乏，他只能利用業餘時間，自己動手設計和製造儀器來進行有關的實驗。1826年，歐姆發現了電學上的一個重要定律——歐姆定律，這是他最大的貢獻。這個定律在我們今天看來很簡單，然而它的發現過程卻並非如一般人想像的那么簡單。歐姆為此付出了十分艱巨的勞動。在那個年代，人們對電流強度、電壓、電阻等概念都還不大清楚，特別是電阻的概念還沒有，當然也就根本談不上對它們進行精確測量了；況且歐姆本人在他的研究過程中，也幾乎沒有機會跟他那個時代的物理學家進行接觸，他的這一發現是獨立進行的。歐姆獨創地運用庫侖的方法製造了電流扭力秤，用來測量電流強度，引入和定義了電動勢、電流強度和電阻的精確概念。
歐姆對導線中的電流進行了研究。他從傅立葉發現的熱傳導規律受到啟發，導熱桿中兩點間的熱流正比於這兩點間的溫度差。因而歐姆認為，電流現象與此相似，猜想導線中兩點之間的電流也許正比於它們之間的某種驅動力，即現在所稱的電動勢。
歐姆花了很大的精力在這方面進行研究。開始他用伏打電堆作電源，但是因為電流不穩定，效果不好。後來他接受別人的建議改用溫差電池作電源，從而保證了電流的穩定性。但是如何測量電流的大小，這在當時還是一個沒有解決的難題。開始，歐姆利用電流的熱效應，用熱脹冷縮的方法來測量電流，但這種方法難以得到精確的結果。後來他把奧斯特關於電流磁效應的發現和庫侖扭秤結合起來，巧妙地設計了一個電流扭秤，用一根扭絲懸掛一磁針，讓通電導線和磁針都沿子午線方向平行放置；再用鉍和銅溫差電池，一端浸在沸水中，另一端浸在碎冰中，並用兩個水銀槽作電極，與銅線相連。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。他將實驗結果於1826年發表。1827年歐姆又在《電路的數學研究》一書中，把他的實驗規律總結成如下公式：Ｓ＝γE。式中S表示電流；E表示電動力，即導線兩端的電勢差，γ為導線對電流的傳導率，其倒數即為電阻。
歐姆在自己的許多著作里還證明了：電阻與導體的長度成正比，與導體的橫截面積和傳導性成反比；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。
歐姆定律及其公式的發現，給電學的計算，帶來了很大的方便。人們為紀念他，將電阻的單位定為歐姆，簡稱“歐”，符號為Ω。
【趣聞軼事】
1、靈巧的手藝是從事科學實驗之本
歐姆的家境十分困難，但從小受到良好的重陶，父親是個技術熟練的鎖匠，還愛好數學和哲學。父親對他的技術啟蒙，使歐姆養成了動手的好習慣，他心靈手巧，做什麼都像樣。物理是一門實驗學科，如果只會動腦不會動手，那么就好像是用一條腿走路，走不快也走不遠。歐姆要不是有這一手好手藝，木工、車工、鉗工樣樣都能來一手，那么他是不可能獲得如此成就的。
在進行了電流隨電壓變化的實驗中，正是歐姆巧妙地利用電流的磁效應，自己動手製成了電流扭秤，用它來測量電流強度，才取得了較精確的結果。
2、烏雲和塵埃遮不住科學真理之光
1827年，歐姆發表《伽伐尼電路的數學論述》，從理論上論證了歐姆定律，歐姆滿以為研究成果一定會受到學術界的承認也會請他去教課。可是他想錯了。書的出版招來不少諷刺和詆毀，大學教授們看不起他這箇中學教師。德國人鮑爾攻擊他說：“以虔誠的眼光看待世界的人不要去讀這本書，因為它純然是不可置信的欺騙，它的唯一目的是要褻瀆自然的尊嚴。”這一切使歐姆十分傷心，他在給朋友的信中寫道：“伽伐尼電路的誕生已經給我帶來了巨大的痛苦，我真抱怨它生不逢時，因為深居朝廷的人學識淺薄，他們不能理解它的母親的真實感情。”
當然也有不少人為歐姆抱不平，發表歐姆論文的《化學和物理雜誌》主編施韋格（即電流計發明者）寫信給歐姆說：“請您相信，在烏雲和塵埃後面的真理之光最終會透射出來，並含笑驅散它們。”歐姆辭去了在科隆的職務，又去當了幾年私人教師，直到七、八年之後，隨著研究電路工作的進展，人們逐漸認識到歐姆定律的重要性，歐姆本人的聲譽也大大提高。1841年英國皇家學會授予他科普利獎章，1842年被聘為國外會員，1845年被接納為巴伐利亞科學院院士。為紀念他，電阻的單位“歐姆”，以他的姓氏命名。
【電阻單位】
簡稱“歐”，符號為Ω
Ωμέγα（大寫Ω，小寫ω），又稱為大O，是第二十四個希臘字母，亦是最後一個希臘字母。
【歐姆定律】
Ohm’s law
電學的基本實驗定律。1826年，德國物理學家G.S.歐姆由實驗發現，通過一段導體的電流強度I與導體兩端的電壓U成正比，即I∝U，由此，將電壓與電流之比定義為該導體的電阻R，得出
U＝IR這就是歐姆定律的積分形式。
電荷的流動是由電場推動的，把上述歐姆定律用於導體某處微小的電流管，得出
j＝σΕ式中j和E分別是該處的電流密度和電場強度；σ是導體的電導率。這是歐姆定律的微分形式，它以點點對應的關係更為細緻地描述導體的導電規律。
歐姆定律的積分形式只適用於線性電阻，如金屬、電解液（酸、鹼、鹽的水溶液）。非線性電阻的電壓、電流關係不是直線 ， 歐姆定律不適用 ，但通常仍定義其電阻為 R ＝U／I，而認為R是個變數。上述歐姆定律的微分形式也只適用於線性導體（見電阻）。當導體為各向同性媒質時，j與E方向相同，σ為標量；當導體為各向異性媒質時，j 與E方向不同，σ為張量。歐姆定律的積分形式適用於穩恆情形，也適用於變化不太快的非穩恆情形。微分形式則適用於一般的非穩恆情形。
根據大量的實驗數據，他總結出了下面的公式：
X=a/(b+x)
式中的X代表電流磁效應的強度，相當於電流；x代表導線的長度，相當於外電路的電阻；a代表電源的“激活力”，也就是電動勢；b相當於內阻。上式實際上就是我們現在講的閉合電路的歐姆定律。
