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歐姆誕辰|科學史上的今天:3/16

1781 年,英國物理學家卡文迪許 (Henry Cavendish) 勇敢的一直讓自己被電擊。他分別觸碰不同的萊頓瓶與裝了電解液的試管,體驗電擊的程度差異。他得出結論:電流會隨電壓增加而增強(雖然他不是用這兩個名詞)。然而卡文迪許深知主觀的個人感受無法成為科學定理,因此他並未發表實驗筆記。在他之後,再也沒有人想過這個問題,直到四十年後,原本是數學家的歐姆才著手實驗而發現了電學的基本定律──歐姆定律:『V=IR』。

這個如今看起來再簡單明瞭不過的定律可是得來不易,因為卡文迪許當時必須以身試電的原因依然未解──根本沒有可以直接測量電壓與電流大小的工具。歐姆卻從他人的發現與發明得到靈感,巧妙的解決了這個問題。

首先是丹麥物理學家厄斯特 (Hans C. Ørsted) 於 1820 年發現的導線通電時會使靠近的磁針擺動,電流越強,擺動的幅度越大。歐姆將磁針與庫倫扭秤結合在一起,就可以精確量化電流強度的變化。然後是澤貝克 (Thomas Seebeck) 於 1822 年發明的「熱電偶」──產生的電壓與溫差成正比,於是歐姆用熱電偶作為電源,就可以改變溫差而調整電壓大小,並以溫差來代表電壓。

有了可以量化電流與電壓大小的測量工具,歐姆經過兩年的實驗,終於在 1827 年發表論文,公布電流與電壓的關係式。他原本以為此一重大發現會讓他聲名大噪,贏得名校的聘書,不料招來的卻是一片罵聲,德國教育部長還批判他:「鼓吹這種異端邪說的教授不配教導科學。」歐姆自此鬱鬱寡歡,直到十二年後陸續有其他科學家的實驗結果證實了他的主張,歐姆才獲得肯定,先後成為柏林科學院的院士與英國皇家學會院士。

1852 年,歐姆終於如願成為慕尼黑大學的物理教授,但兩年後即與世長辭。為了表彰他對電學的貢獻,電壓與電流的比值──電阻──就以他的姓氏「歐姆」做為基本單位。

本文同時收錄於《科學史上的今天:歷史的瞬間,改變世界的起點》,由究竟出版社出版。


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關於作者

張瑞棋

1987年清華大學工業工程系畢業,1992年取得美國西北大學工業工程碩士。自小喜愛科學新知,浮沉科技業近二十載後,退休賦閒在家,更成為重度閱讀者。當了中年大叔才成為泛科學專欄作者,著有《科學史上的今天》一書,如今又因翻譯《解事者》,而多了個譯者的身分。

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