焦耳和欧姆生平简介

詹姆斯·普雷斯科特·焦耳(1818 ~ 1889)是英国杰出的物理学家。1818 12出生于曼彻斯特附近的索尔福德。父亲是一个富有的酿酒厂老板。焦耳从小随父亲参加酿酒工作,学习酿酒技术,从未上过正规学校。16岁时,随哥哥师从著名化学家道尔顿。但因为老师生病,学习时间不长,但道尔顿对他的影响很大,使他对科学研究产生了浓厚的兴趣。1838年,他拿出一套房子,开始了自己的实验研究。他经常利用酿造后的业余时间,设计制作实验仪器,进行实验。焦耳一生从事实验研究,在电磁学、热学和气体分子动力学理论方面做出了突出贡献。他通过自学成为了一名物理学家。焦耳从磁效应和电机效率的测量开始实验研究。他曾经认为电磁体将是机械功的无穷无尽的源泉,不久他发现蒸汽机的效率比新发明的电机要高得多。正是这些实验探索,导致了他对热功转换的定量研究。从1840开始,焦耳开始研究电流的热效应,撰写了《论伏打电产生的热量》、《金属导体和电池在电解过程中释放的热量》等论文,指出导体在一定时间内产生的热量与电流的平方与导体电阻的乘积成正比。此后不久,1842年,俄国著名物理学家冷慈独立发现了同样的定律,故称焦耳-楞次定律。这一发现为揭示电能、化学能和热能的等效性奠定了基础,打开了能量守恒定律的大门。焦耳还注意到产生热量的各种自然“力”之间的数量关系。他做了许多实验。比如他把一个带铁芯的线圈放在一个密闭的水容器里,连接上一个灵敏的检流计。线圈可以在强电磁体的磁场之间旋转。电磁铁由电池供电。实验中电磁铁交替通断电流15分钟,线圈速度达到每分钟600次。这样我们就可以比较摩擦生热和电流生热,焦耳证明了热量与电流的二次方成正比。他还试验了手抖和重物下落等三种方法,最后得出结论“使1磅水上升1°F的热量等于并可能换算成65438举起838磅的重量。”总结这些结果,他写了一篇关于磁电的热效应和热的力学值的论文,这篇论文在8月21日英国科学协会数学和物理小组的会议上宣读。他强调,自然界的能量是等价转换的,不会被破坏。在消耗机械能或电磁能的地方,某些地方总能获得相当大的热量。这是对热的力量的极好证明和支持。因此引起了轰动和激烈的争议。为了进一步说服那些受热量理论影响的科学家,他说,“我打算用更有效、更准确的设备重做这些实验。”后来,他改变了测量方法,例如,将压缩一定量空气所需的功与压缩产生的热进行比较,以确定热的机械当量;热的机械当量由水通过细管运动释放的热量决定;其中最著名的螺旋桨实验至今仍被认为是最准确的。下落的重量带动量热计中的叶片旋转,叶片与水摩擦产生的热量可以通过水的温升精确测量。他还用其他液体(如鲸油和水银)代替水。通过不同方法和材料获得的热量的机械当量为423.9千克/米/大卡或接近423.85千克/米/大卡。在1840 ~ 1879期间,焦耳花了近40年的时间研究和测量热的机械当量。他用不同的方法做了400多次实验,得出结论:热的机械当量是一个普适常数,与做功方式无关。他自己的1878的测试结果和1849是一样的。后来才知道这个值是每千卡427 kg体重m。由此可见,焦耳不愧为真正的实验大师。他的实验常数为能量守恒和转化定律提供了不容置疑的证据。1847年,当29岁的焦耳在牛津举行的英国科学协会会议上再次报告自己的成果时,听完之后还想反驳的开尔文勋爵完全被焦耳说服了。后来两人合作得很好,* * *做了一个多孔塞实验(1852),发现多孔塞膨胀后气体温度下降,这就是焦耳-汤姆逊效应。焦耳的这些实验结果总结在他于1850年出版的关于热的机械当量的重要著作中。他的实验被很多人从不同角度不同方法重复了一遍,结论都是一样的。焦耳于1850年当选为英国皇家学会会员。从那以后,他继续改进他的实验。恩格斯把“发现热的力学等价(迈耶、焦耳、凯尔丁)引起的能量转化的证明”列为19世纪下半叶自然科学三大发现之首。定义焦耳,能量、功和热的单位(J)。1J = 1N·m,等于。或者1牛顿力的作用点沿力的方向移动1米所做的功,或者1瓦的机械功1秒所释放的能量。

格奥尔格·西蒙·欧姆(1787 ~ 1854)出生于巴伐利亚州的何润。欧姆的父亲是一个熟练的锁匠,对哲学和数学非常感兴趣。欧姆从小在父亲的教育下学习数学,并接受机械技能的训练,这对他后来的研究工作,尤其是自制仪器有很大的帮助。欧姆的研究主要是在1817到1827担任中学物理老师期间进行的!

1800中学时接受过古典教育。1803考入何润大学,毕业前在一所中学任教。1811年,奥姆回到何润完成大学学业,并于1813年通过考试获得哲学博士学位。1817年,他的著作《几何课本》出版。同年,我申请教科隆大学预科的物理和数学。在我校设备齐全的实验室里,我们做了大量的实验研究,完成了一系列重要发明。他的主要贡献是通过实验发现了电流公式,后来被称为欧姆定律。1826年,他把这些研究成果写成了一篇题为《金属导电定律的确定》的论文,发表在德国化学与物理杂志上。欧姆在1827出版的《电源电路数学研究》一书中从理论上推导出欧姆定律,他在声学方面也有贡献。1833年,他去了纽伦堡理工学院任物理学教授。1841年,欧姆获得了伦敦皇家学会的科希利勋章,次年当选为该学会的外籍会员。1852年被任命为慕尼黑大学教授。为了纪念他,人们把电阻的单位命名为欧姆。它的定义是:当电路中两点之间通过1安培的恒定电流时,如果这两点之间的电压为1伏,那么这两点之间导体的电阻定义为1欧姆[1]。

从1805开始,欧姆进入何润大学,到1806因家庭经济困难被迫辍学,在瑞士私立学校任教。通过自学,他于1811回到何润鲁特大学,并成功获得光与色学科的博士学位,获得教授职位。大学毕业后,欧姆以教书为生。从1820开始研究电磁学。

欧姆的研究工作是在非常困难的条件下进行的。他不仅忙于教学,而且缺少书籍、资料和仪器。他只能利用业余时间,自己设计制造仪器,进行相关实验。1826年,欧姆发现了电学中的一个重要定律——欧姆定律,这是他最大的贡献。这个定律在今天的我们看来很简单,但它的发现过程并不像大多数人想象的那么简单。欧姆为此非常努力。当时人们对电流强度、电压、电阻的概念不太清楚,尤其是电阻的概念,当然也不可能精确测量。除此之外,欧姆本人在研究过程中很少有机会接触同时代的物理学家,他的发现都是独立完成的。

欧姆最初的实验主要是研究各种金属丝的导电性,观察各种导体的磁针偏转角度。后来在改变电路上电动势的实验中,他发现了电动势与电阻的依赖关系,这就是欧姆定律。这个定律可以用两种形式表示:一是某些电路的欧姆定律,通过某些电路的电流等于电路两端的电压,除以电路的电阻;二是全电路欧姆定律,即通过闭合电路的电流等于电路中电源的电动势除以电路中的总电阻。

欧姆的研究成果刚发表的时候,并没有引起科学界的重视,还受到一些人的攻击。直到1841,英国皇家学会授予欧姆科普勒奖章,欧姆的工作才得到普遍认可。科普勒奖是当时科学界的最高荣誉。1854年7月,欧姆死于德国玛拿西。