物理学中电表的名字（如虚如实说那些被冠名为）

原作始发于 广州科普 官方微信公

之前的「如虚如实说」| 人类是怎样了解进而“驾驭”电的？中

我们谈到了人类探索电的历史

引申出了那些被冠名为“电学单位”的名人

今天的文章里，我们就继续讲一讲

几位之前未曾介绍过的“电学名人”

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查尔斯·奥古斯丁·库仑

Charles-Augustin de Coulomb

1736-1806

库仑出生于一个贵族家庭。早年在巴黎军校学习建筑工程，1761年毕业后加入工程兵主持修桥建堡。1764年他去中美洲的法国殖民地工作了几年，1773年他因病回到巴黎，身体好些后又继续主持他的建筑工作。库仑在建筑工程方面很有成就，他的应力和应变计算方法一直沿用至今。另外他完善了阿蒙东（Guillaume Amontons，1663-1705）的摩擦学定律，从而得到阿蒙东-库仑定律（也称为阿蒙东定律或库仑摩擦定律），这个定律包括两个部分——

（1）静态摩擦力：

静态摩擦力的方向与推力的方向相反，其大小等于静态摩擦系数μs与法向力N的乘积（如果没有加载其他的力，法向力就是物体自身的重力W）；静态摩擦力有一个最大值Fm，当推力P超过这个值时，物体就会开始运动；

（2）动态摩擦力：

动态摩擦力与两物体接触面积的大小无关，其方向与运动方向相反，其大小等于动态摩擦系数μs与法向力N的乘积，即F=μsN。

库仑最有名的是他的库仑电荷定律。库仑在巴黎的时候开始研究物理学。当时法国科学院正在征求改良航海指南针的方法，库仑认为磁针架在轴上，必然会有摩擦，要改良指南针需解决摩擦问题。他提出用细丝悬挂磁针，并推导出细丝扭转时的扭力和磁针旋转角度的比例关系。为了保证精度，他还特别加入了温度的影响。1777年，他的论文一举斩获法国科学院的嘉奖。接着，库仑用这个装置做成了一个扭秤。扭秤能以极高的精度测出非常小的力，从而推算出静电力或磁力的大小。他用实验证明了静电力的平方反比律：

这就是库仑定律，它与牛顿的万有引力具有异曲同工之精妙。

1782年库仑入选为法国科学院院士。库仑还做了许多社会工作，例如协助建立了巴黎的供水系统。1789年，法国大革命爆发。由于他的贵族出身，库仑被免职回家。大革命后他回到巴黎。他最后的工作是设立了专为培育法国青年的优才计划。

库仑和他的扭秤

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乔治·欧姆

Georg Simon Ohm

1789-1854

欧姆的父亲是个铁匠，母亲是个裁缝的女儿。他的父亲自学成才，并把他的两个儿子都培养成优秀的科学家。1811年，欧姆在埃朗根大学（University of Erlangen）获得博士学位，他希望能到名校去工作，但只在一所一般的学校找到一份教职。他认识到，要找到名校的教职必须有科研成果，便在繁重的教学工作之余努力钻研。当时电学研究刚刚开始，欧姆受傅里叶热传导理论的启发，提出欧姆定律：

S=γE

式中S表示电流（在后来的国际单位系统中用安培（A）来表示），E表示电动力（在后来的国际单位系统中用伏特（V）来表示），γ为电流的传导率，其倒数即为电阻。欧姆设计了一个精巧的实验装置，这个装置一半像伏特的电池，可以产生电压；另一半像库仑的扭秤，可以测量出电流。据此，他做了许多实验，证明了欧姆定律。他还证明电阻与导体的长度成正比，与导体的横截面积和导体材料的传导性成反比。

乔治·欧姆和他的测量装置

1826年，欧姆发表了他的论文。但过了十几年，他的工作才逐步引起重视。1842年，他入选为英国皇家学会的外籍院士。1845年，他入选为巴伐利亚科学院院士（当时还没有德国）。1852年，欧姆终于实现了自己的愿望，成为慕尼黑大学（University of Munich）的教授，但过了两年就逝世了。

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迈克尔·法拉第

Michael Faraday

1791-1867

法拉第的名字家喻户晓，他出身于一个贫民家庭，13岁开始在一个印刷店当学徒。在工作之余，法拉第勤奋学习，22岁时他参加了戴维·汉弗莱（Davy Humphry，1778-1829）的公开讲座。汉弗莱是英国当时最著名的科学家之一，他发现了钠、钾、镁、钙、锶、钡、硼等元素和许多化合物，时任新成立的英国皇家研究院院长。

法拉第把汉弗莱讲座的笔记仔细整理，精装成册，并附上求职的信寄去给汉弗莱。正逢汉弗莱在做实验时伤了眼睛，助手又因故被解职，就录用了法拉第。法拉第跟着汉弗莱学习工作，很快就成为汉弗莱不可或缺的助手。

1813年法拉第作为汉弗莱的助手随访法国，结识了安培。1815年又会见了伏特，了解电学研究的进展。1820年，奥斯特的文章传到英国。有人建议法拉第深入研究，法拉第有些犹豫，但还是研究了下去。1821年，法拉第发表一篇关于电磁感应的文章。不过又有人说他是盗用了汉弗莱的工作。法拉第详细地解释了自己的发现，洗清了嫌疑，但他与汉弗莱的关系却多了一层龃龉。1825年，汉弗莱因健康原因离开了皇家研究院，法拉第接任皇家研究院的院长。后来汉弗莱说：他最重要的发现是法拉第。

法拉第手持一块磁铁

据此，法拉第做了一个发电机。在上图中，A是一块U形的磁铁，D是铁盘，m是接线柱，B连接接线柱，B’连接底座，B和B’形成了一个电流的回路。摇动手柄驱动铁盘旋转，在磁铁磁场的作用下，就会产生一个电压，随之产生电流。

有一次，当时的英国财政大臣看到这个不起眼的装置，问法拉第它有什么用。法拉第风趣地回答说：“啊，先生，你很快就会有新的税收了。（Why, sir, there is every probability that you will soon be able to tax it.）”这个发电机比格里克的摩擦发电机效率高得多，它启动了第二次工业革命（电气化）。

法拉第在化学上也极有成就。他发现了二氧化碳和氨气的分子式，还发现了苯和硫化氢。在物理学方面，他发现了光与磁耦合的法拉第效应。此外，法拉第主讲皇家研究院的圣诞科普讲座14年，《法拉第的蜡烛》名满欧洲。

法拉第的生活十分简朴低调，他不仅婉拒了英国皇家学会主席的荣衔，而且也拒绝了皇室的授勋。1841年，由于法拉第工资实在太低，政府特别通过法令提高他的工资。1848年，维多利亚女王（Queen Victoria，1819-1901）将位于泰晤士河左岸的一所房子送给了他。1858年法拉第退休时，女王的丈夫亲自到皇家研究院接他和太太到这所房子住下。

维多利亚女王送给法拉第的房子

法拉第有一句名言：“科学非常美妙，不管是多大或多小的进步都不会穷尽，而是开敞了新的大门，让你发现更多的知识、更多的美妙、更多的应用。（It is the great beauty of our science, chemistry, that advancement in it, whether in a degree great or small, instead of exhausting the subjects of research, opens the doors to further and more abundant knowledge, overflowing with beauty and utility.）”

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约瑟夫·亨利

Joseph Henry

1797-1878

像法拉第一样，亨利出身于一个贫民家庭。他8岁时父亲去世，因此12岁就开始了学徒生涯。亨利学过做钟表、做首饰，还学过演出。16岁时他偶然读到一本有关科学的书，就此决定投身科学。21岁时他存够了钱上大学念书，毕业后留校工作。1832年，亨利转到新泽西大学任教授，这个学校就是今天赫赫有名的普林斯顿大学（Princeton University）。1837年，亨利去了欧洲一段时间，并在英国结识了法拉第。

亨利和他的电机

亨利比法拉第更早一点儿发现了电磁感应。虽然他的电机只是做跷跷板式的运动，但却正好能用来发出信号。莫尔斯（Samuel Finley Breese Morse，1791-1872）就是利用这个技术开发出了电报。

1846年，亨利出任史密森学院（Smithsonian Institution）院长，这个学院是英国人詹姆斯·史密森（James Smithson，1765-1829）捐赠的。史密森的父亲是一位贵族，母亲有皇室血统，但因为是私生子，他不能继承父亲的头衔。史密森毕业于牛津大学，是位有成就的学者，还入选为皇家科学院院士。他愤恨英国保守的制度，立下遗嘱把遗产全部捐赠给美国。亨利任建院院长达32年，一手建起了史密森学院，为美国的科技推广做出了巨大贡献。

1861年，美国南北战争爆发，亨利担任林肯总统（Abraham Lincoln，1809-1865）的科技顾问，期间他主持建立了美国的气象监测系统。

1878年，亨利病逝于史密森学院。当时的美国总统、最高法院大法官都前来为他送殡。

今天史密森学院下属的22个博物馆和公园，是世界上最大的博物馆系统，其中的航空航天博物馆更是著名。这个博物馆系统向全世界所有的人免费开放。你如果去到华盛顿特区，史密森学院是最值得参观的地方之一。亨利的塑像就站立在博物馆的主馆“城堡（Castle）”之前。

美国的史密森学院位于华盛顿国会旁边

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维尔纳·冯·西门子

Ernst Werner von Siemens

1816-1892

西门子的父亲是个农夫，家中兄弟姐妹众多，生活拮据，但他的父亲仍把子女的教育放在首位。为了能够读书，西门子选择了去军校学习工程，毕业后入伍当了少尉。西门子23岁时，父母相续去世，他不得不担负起养育弟妹的一部分责任。

西门子很快就展示出他的天分。1842年他获得了自己第一个有关镀银技术的专利，当时年轻人决斗是个时尚，西门子也陷入其中。但是军队中严禁决斗，他被人告发，判了5年监禁。西门子在监狱里架起小实验台，为狱警们做起了餐具镀银。所以过了3周就被释放了。

西门子（右2）和他的兄弟姐妹们

西门子出狱后不久就离开了军队，和兄弟们一起创业。他的哥哥跑了一次伦敦，把他的镀银技术卖了，赚到了第一桶金。

1847年，西门子发明了电报。与莫尔斯的电报不同，西门子的指针式电报机可以直接传输字符，使用更加方便。他的兄弟们帮他跑市场，很快就拿下了好几个大的订单。但是铺设及维护电报线却遇到重重障碍。因此西门子又发明了绝缘的漆包线。最后成功地铺设了从印度到英国以及从欧洲到美国的洲际电报线路。公司业务也因此蒸蒸日上。

西门子的电报机

1867年，西门子展示了他最重要的发明——电机。在法拉第发明了电机之后，有好几个英国人试图做出实用的工业电机，却都未能成功。西门子发明的电机叫做“自激发电机（Dynamo electric machine）”，这个电机不但工作稳定，而且效率很高。今天，我们还在使用着这种直流电机（DC motor）。

西门子的自激发电机：1-磁铁产生磁场；2-在磁场中放置绕线的转子；3-转子转动时在磁场的作用下产生电压，并由电枢导出；4-把电压加载到磁铁上，加强磁场（自激由此得名）；5-驱动负荷（如灯泡）。

直流电机动画

1867年，西门子在他的工厂里装上了电灯，并邀请当地的名流来参观，一时间整个柏林为之震动。

随着电机的成功，西门子又建造了电车和电梯，公司很快就发展成为当时德国最大的企业，雇员超过一千人。1872年，西门子在公司率先推行雇员的医疗及人寿保险计划，这是世界上第一个雇员保险计划。

1873年西门子入选为德国科学院院士。当时西门子已经是社会名流，他热心政治，曾经是国会议员，为德意志帝国的建立做了不少工作。1883年，西门子捐出重金建立了德国物理技术学院(Federal Physical Technical Institute)。

1890年，西门子宣布退休回家安度晚年，他把公司交给了他的儿子和侄子们。此时，公司的雇员已有3千多人。而在今天，西门子公司在世界500强中排名第100，雇员超过30万人。

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瓦特、库仑、伏特、安培

欧姆、法拉第、亨利、西门子

这些作为电学单位的名字将永留史册

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