图10:伏特亲手制作的伏特电堆
实验中,他把金属银条和金属锌条浸入强酸溶液中时,发现在两个金属条之间竟然产生了稳定而又强劲的电流。于是,他把浸透盐水的绒布或纸片垫在锌片与银片之间,平叠起来。伏特用这种化学方法成功地制成了世界上第一个伏特电推。伏特电堆实际上就是串联的电池组,也是我们现在所用电池的原型。伏特电池的发明,使得科学家可以用比较大的持续电流来进行各种电学研究。伏特电池是一个重要的起步,它带动了后续电气相关研究的蓬勃发展。
1807年,法国军团征服了意大利,法兰西第一帝国皇帝拿破仑特意在巴黎接见了伏特。为了表彰他对科学所作出的贡献,1810年拿破仑封他为伯爵,并给予了伏特一大笔钱。1827年3月5日,伏特去世,终年八十二岁。为了纪念他,1881年国际电学大会将电动势(电压)单位取名伏特(V)。
图11:伏特画像
图12:伏特为拿破仑演示伏特电堆
电压是推动电荷定向移动形成电流的原因。电流之所以能够在导线中流动,是因为在电流中有着高电势和低电势之间的差别。这种差别就叫电势差,也叫电压。换句话说,在电路中,任意两点之间的电位差称为这两点的电压。
在国际单位制中,1伏特定义为对每1库仑的电荷做了1焦耳的功。具体实践来讲,我们在日常生活中会经常接触电压和伏特(简称伏)这个两个名词,可以说所有电器都离不开电压这个基本的单位量。如7号电池上会注明1.5V,表示可以提供1.5V的电压输出;国内的手机、笔记本的充电器上一般都会有“输入AC100-240V”字样,它表示充电器需要插在100-240V的交流电源上;我们轿车上的电瓶电压一般是12V左右。
图13:从左往右依次:7号电池、笔记本充电器、手机充电器、汽车电瓶
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电阻(R)的单位:欧姆(符号Ω)
欧姆(Georg Simon Ohm,1787-1854),德国的物理学家,因发现欧姆定律而被世人所知。欧姆定律的公式是R=U/I,或U=IR。它表示在一段电路中,电流与电阻的乘积等于电压。欧姆定律以清晰的概念、简明的形式,把握了电路现象的本质和规律;它不仅是直流路计算的基础,也是交流电路及电路微观过程定量关系的客观反映。我们在初中时便都学会了这个简单的基本公式,可在当年人们连电压、电阻这些概念还不是十分清楚的时候,欧姆能够通过实验的方法得出这个定律,是相当的厉害!
欧姆在1813年博士毕业后一直在中学当老师,由于他一直喜欢研究电学和动手制作实验装置,因此他一边教学一边钻研刚刚兴起的电学。当时已经有人开始研究金属电导率,人们发现不同金属、不同长度、不同横截面的金属导体在电路中对电流不同的影响。于是在前人的基础上,欧姆利用库仑在1785年发明扭称实验,伏特1800年发明电池,安培1820年引入电流强度的概念等等,制作了巧妙的测量装置,并经过了大量的了实验、推理、计算,最终于1826年确定了欧姆定律。1881年国际电学大会将电阻的单位定为欧姆(Ω)。