【科學哪裡來】 奠定電學基礎歐姆

文/胡妙芬 |2021.05.12
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本文摘自《科學史上最有梗的20堂物理課》親子天下出版 圖/陳彥伶
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西蒙.歐姆(Simon Ohm) 1789~1854 德國物理學家 圖/陳彥伶

文/胡妙芬

在你的生活之中,聽過的「歐姆」,我想至少應該有兩種吧?一種是軟嫩香滑又好吃的「歐姆蛋」;另一種則是硬梆梆、用力啃(書)也不見得吞得進去的「歐姆定律」。

發現歐姆定律的人有兩個,一位叫做歐姆,一位不叫歐姆,這兩人一前一後,一窮一富,一個在明一個在暗;總之他們的人生有如天壤之別,卻同樣建立起歐姆定律,把19世紀的電路研究推向另一個高峰。我們在現代生活中處處可以享用乾淨、便利的電,真要感謝這兩位先鋒。先來說說這位跟定律名稱相同的歐姆吧。

電阻=電壓/電流

這個在自然科學裡最基本的電學公式,看起來並不複雜。但其實,在歐姆準備大展身手投入電學研究的那個年代,人們對「電壓」、「電阻」這些名詞壓根沒概念,歐姆其實是走在時代的前端,自己把它們「發明」出來的。

歐姆思考:「『溫差』驅動了『熱的傳導』,這種熱的現象套用在『電』的方面,會不會也一樣呢?又是什麼驅動了電的流動?」

歐姆推測電流有一種驅動力,他想證明:「在導線上兩點間的驅動力差別(也就是今日的「電位差」或「電壓」)與電流成正比。」意思就是說,「電壓愈大,電流就愈大」。

或許你會認為把電和熱聯想在一起,有點亂槍打鳥的感覺。但事實上當時的人們還不很確定熱和電是什麼,直覺認為熱和電都是種會流動的「液體」,會從溫度高往溫度低流動,或從高電荷往低電荷流動。所以歐姆會想把熱套用到電,不是沒有道理。

義大利化學家伏打(Volta)在1800年發明的伏打電池,是以兩種金屬間夾著溼鹽布,層層堆疊起來的電力裝置。堆疊愈多層,電力愈大;如果鹽布乾掉,電力就無法流動。

不過,要驗證這個猜想並不容易。其中一個重要原因是當時的電源是伏打電堆,有時候光是電池中的溼鹽布乾掉了,電力就會突然減弱,導致實驗失敗。(待續)

本文摘自《科學史上最有梗的20堂物理課》親子天下出版

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