I=U／R是欧姆定律的数学表达式,这是物理学中的一个最重要、最普遍的电流定律．这个给人以和谐感觉的数学表达式是如此简单明了,它表明: 导体中的电流强度I 它两端的电压U 成正比,跟它的电阻R 成反比．这个以欧姆的名字命名的电流定律发表于1827年。

在我们今天看来,这个定律是如此简单,然而它的发现过程却饱含了发现者欧姆的无数心血．在欧姆那个时代,电流强度、电压等概念都尚不清楚,特别是电阻的概念还未形成,测量的仪器也很简陋,根本无法对它们进行十分精密的测量．在欧姆的整个研究过程中,也几乎没有机会跟他那个时代的其他物理学家进行交流,欧姆定律的发现完全是独立进行的,欧姆历尽种种艰辛,经受了一个又一个的挫折,最终,他的发现得到了科学界的普遍承认,开始被人们所接受．由此,欧姆荣获伦敦皇家学会科普利金质奖章,被誉为“天才的发现者”。

1787年5月16 日,欧姆诞生于德国巴伐利亚州的埃尔兰根．欧姆的父亲是个技术熟练的锁匠,十分喜爱哲学和数学．在父亲的熏陶和良好的启蒙教育下,欧姆从小就养成了认真读书,喜欢独立思考的好习惯,同时受到有关机械技能的训练,为他日后自制仪器,进行科学研究打下了良好的基础．欧姆对学习一丝不苟,喜欢刨根问底地提问题．有一次,欧姆读一本书时,发现其中有些内容和其他的书不一样,就去向父亲讨教,父亲也未能说清为什么．为了搞清楚,他去翻阅了许多书,并仔细琢磨,直到最后把这个问题弄明白为止。

中学毕业后,欧姆以优异的成绩考入埃尔兰根大学,并获得了博士学位．在大学学习期间,欧姆就对电学产生了浓厚的兴趣,开始钻研有关电学的理论。

大学毕业后,欧姆先后在几所中学任教,教过数学、物理、打丁语等课程．1811年至1812年,欧姆应母校的聘请,回埃尔兰根大学任教．后来,他又被聘为科隆大学预科的讲师,讲授数学和物理学．欧姆深入浅出的讲解,雄辩的口才,使他的课深受学生欢迎,在学生中享有很高的威望．1817年,欧姆被提升为科隆大学理工学院数学物理系主任．自1820年起,他开始系统地研究电学理论。

欧姆的研究工作是在十分困难的条件下进行的．一方面,他要完成繁忙的教学任务,另一方面,当时的图书资料和测量仪器都很缺乏．但是欧姆毫不畏缩,他利用教学工作之余,自己动手设计和制造仪器进行电流试验。

当时,在电的研究中,科学家们隐约地感觉到电流有一些神秘的规律,但由于没有一种稳定的电源,也没有一种较精确的测量电流强度的仪器,致使探索电流规律的工作十分艰难。

欧姆进行电流试验,碰到的第一个难题就是如何测量电流的强度．1799年,意大利物理学家伙打发明了伏打电池,它为科学家们提供了能产生持续电流的电源．欧姆起初用伏打电池作为电源,但由于当时技术水平较低,伏打电池很容易极化,因而测量很不稳定．1821年,德国物理学家施威格利用电流的磁效应发明了检流计．这种仪器主要是用来检验电流的有无．从施威格的检流计中,欧姆受到启发,他把电流的磁效应与库仑扭秤法巧妙地结合起来,创造性地设计出一个电流扭力秤。

欧姆用扭力秤来测量电流所产生的磁场对磁针的作用力矩,以此来确定电流强度．从初步的实验中,欧姆发现电流对磁针的作用力与导线的长度有关．为了确定它们之间的定量关系,欧姆做了反复的实验。

欧姆将磁针的中点用金属丝悬挂起来,使磁针平行地位于导线的上方．当导线通有电流时,电流的磁场使磁针偏转．若将金属丝扭转,磁针便重新返回原来的位置．因为磁针所在处,直线电流所产生的磁感应的强度正比于导线中的电流强度．它对磁针的作用力矩等于磁针处的磁感应强度与磁针磁矩的乘积,所以扭力秤中金属丝的扭转角正比于导线中的电流强度．根据扭转角的大小,欧姆就能相对地比较不同的电流强度。

在欧姆定律发现之前,还没有电阻的概念．但是,已经有一些科学家对金属的导电率进行了研究．1821年,英国化学家戴维发现: 对于同一种金属导线来说,它的导电率与其单位长度的质量成正比．1825年,法国物理学家贝克勒尔对同种金属制成的,粗细和长度不同的导线进行了测试,发现当它们的长度之比等于其横截面面积之比时,其“导电力”相欧姆选择了一组截面积相同,长度不同的铜导线作为外电路进行了实验．从实验的数据中,欧姆发现: 当导线的长度与其横截面面积成比例时,它们的导电率的确相等,而被测导线的长度越长,电流扭力秤的偏转角越小,两者之间则存在着反比的关系．经过多次反复实验,欧姆发现了检流计指针的偏转量和导体长度、串接材料的电阻率、以及与所加电压之间的关系．1825年,他总结了自己的实验,撰写并发表了题为《金属导电规律的初步探索》一文。

在论文排版付印过程中,欧姆发现论文中的公式与试验结果并不完全一样．于是他立即与出版商联系,要求更改．由于论文大部分已印好,出版商不肯重印,只同意另外补发一篇短文来纠正论文中的错误．欧姆没办法,只得勉强接受这个建议．论文和短文同时发表了,短文补充了导体趋近无穷长时,流经电路的电流趋近于零的事实。

后来,欧姆发现论文中推出错误公式的原因是由于伏打电池的问题,使电源电压不够稳定．后来,他改用了塞贝克的温差电池作为电源,保证了电源的稳定性．欧姆继续进行试验,终于发现电流通过一根均匀导线时,其电势降落是一个常数。

1826年,欧姆的第二篇论文《金属导电规律的确定及伏打电池和施威格检流计的理论要点》发表了．第二年,又发表了第三篇论文,题目是《伽伐尼电池的数学论述》,终于总结出了欧姆定律．欧姆定律从发表至今,已170余年了,无数的实践都证明了它的正确性,它已成为现代电学和电工学最基本的规律之一。

然而在当时,欧姆的研究公布后,不仅没有立即引起科学界的重视,甚至科学学会根本不同意他的见解,理由是欧姆的定律公式太简单了．他们片面地认为第一流科学家都未能解决的问题不会如此简单．有些人甚至对欧姆进行了公开的指责,把欧姆定律斥之为纯属空洞的编造,没有任何一点事实基础．德国的一位物理学家在文章中攻击欧姆的著作说: “以虔诚眼光看待世界的人不要去读这本书,因为它纯然是不可置信的欺骗,它的唯一的目的是要亵渎自然的尊严．”

这些不公正的评价,使欧姆深深地感到从事科学事业的艰难．他含辛茹苦,熬过了多少不眠之夜,无数次的反复试验论证,结果竟遭到如此攻击,甚至有些人都不敢和他来往了．在这段处境艰难的日子里,欧姆辞去了科隆大学数学物理系主任的职务,前往柏林,在柏林军事学院任教师,每周上三次数学课。

然而,在责难和诽谤中欧姆并不气馁,1829年3月30 日写信给国王路德维希一世陈述他的发现的重要性和正确性．国王把信转给了巴伐利亚科学院,仍未引起重视．欧姆在给朋友的信中诉苦道: “《伽伐尼电路》的诞生已经给我带来了巨大的痛苦,我真抱怨它生不逢时,因为深居朝廷的人学识浅薄,他们不能理解它的母亲的真实感情．”

欧姆完全相信自己得出的公式是正确的,并确信科学家们最终会接受这一定律．真理终归是真理,欧姆的这一发现被人们逐渐认识并接受了．德国最早承认欧姆定律的是施威格,欧姆的大部分论文都发表在施威格主办的《化学和物理杂志》上．他在给欧姆的信中,热情地鼓励说: “请你相信,在乌云和尘埃后面的真理之光最终会透射出来,并含笑驱散它们．”

后来,一些科学家开始注意欧姆定律．德国科学家波根多在试验中重复了欧姆的研究过程,得出了和欧姆相同的结果,波根多再次重复了试验,结果仍相同．这使波根多相信欧姆发现的定律是正确的．1831年,波根多发表文章肯定了欧姆的研究成果．随后,俄国、英国、美国的一些著名科学家都相继重复了欧姆的实验,都证明了欧姆研究成果的正确性。

真正“驱散乌云和尘埃的”“风暴”来自英国．1841年,即欧姆发表第一篇论文后的第16年,英国伦敦皇家学会为了表彰欧姆的杰出贡献,授予他科普利金质奖章,这是当时科学界的最高荣誉,从此,欧姆定律开始被人们接受。

1845年,欧姆当选为巴伐利亚科学院院士．1849年,年已62 岁的欧姆终于实现了自己年轻时的抱负,担任慕尼黑大学教授,并亲自在慕尼黑大学讲授物理学．1854年,欧姆在德国曼纳希逝世．一颗灿烂的巨星陨落了,但他的伟绩长存．他的名字被定为电阻的单位,他发现的定律被称为欧姆定律。