谁发现了导体电流、电压和电阻的关系?
欧姆发现了电阻中电流和电压的比例关系,即著名的欧姆定律;他还证明了导体的电阻与其长度成正比,与其横截面积和电导率成反比。而在电流稳定的情况下,电荷不仅在导体表面运动,而且在导体的整个截面上运动。电阻的国际单位制“欧姆”就是以他的名字命名的。欧姆的名称也用于其他物理及相关技术内容,如“欧姆接触”、“欧姆杀菌”、“欧姆表”等。
欧姆实验的第一阶段是探索电流产生的电磁力衰减与导线长度的关系。结果发表在他5月的第一篇科学论文1825上。在这个实验中,他遇到了测量电流强度的困难。他受德国科学家施韦格发明的检流计的启发,将奥斯特发现电流磁效应与库仑扭秤法巧妙地结合起来,设计了一台电流扭秤,并用它来测量电流强度。欧姆来自初步实验,电流的电磁力与导体的长度有关。该关系与今天的欧姆定律表达式没有直接联系。欧姆当时并没有把电位差(或电动势)、电流强度和电阻联系起来。
在欧姆之前,虽然没有电阻的概念,但也有人研究过金属的导电性。1825年7月,欧姆还用上述前期实验中使用的装置研究了金属的相对电导率。他通过制作直径相同的导线来测量各种金属,并确定了金、银、锌、黄铜和铁等金属的相对电导率。虽然实验很粗糙,错误很多,但欧姆认为电流在整根导线中为常数的事实说明电流强度可以作为电路的一个重要基本量,他决定在下一次实验中把它作为一个主要观测来研究。
在之前的实验中,欧姆使用的电池是伏打堆,这个堆的电动势不稳定,让他非常头疼。后来有人建议用铋铜热电偶做电源,这样就保证了电源电动势的稳定性。
1826年,欧姆用上图的实验装置推导出了他的定律。木座架上安装一个电流扭秤,DD '是扭秤的玻璃盖,CC '是刻度盘,S是观察用的放大镜,M和M '是水银杯,abb'a '是铋架,铋和铜架的一条腿相互接触,这样就形成了热电偶。a和B是两个用来产生温差的锡容器。实验中,将待研究的导体插入两个盛有水银的杯子中,分别是M和M’,成为热电电池的两极。
欧姆准备横截面相同但长度不同的导体,将每根导体依次接入电路进行实验,观察扭转拖针的偏转角度,然后改变条件重复操作。根据实验数据,总结出以下关系:
X=q/(b+l)其中X代表流过导线的电流,与电流强度成正比,A和B是电路的两个参数,L代表实验导线的长度。
欧姆在1826年4月发表了一篇论文,将欧姆定律改写为:x=ksa/ls是导体的截面积,K是电导率,A是导体两端的电位差,L是导体的长度,X是通过L的电流强度,如果将电阻l'=l/ks代入上式,得到X=a/I ',这是欧姆定律的定量表达式,即电路中的电流强度对正为了纪念欧姆对电磁学的贡献,电阻的单位在物理学中被命名为欧姆,用符号ω表示。
1欧姆定义为电势差为1伏时刚好通过安培电流的电阻。