沒有一個冬天不可逾越
沒有一個春天不會來臨
上海科技館2019年度全新品牌活動“遇見@科學家”。每月選舉一位當月出生的傑出科學家，舉行“科學家主題月”活動，以“科學家及其成就”為主線，通過該科學家科研成就相關主題的科學課程、科學表演、科學列車、達人帶你逛、生日派對、線上推廣等形式，多方位展示、多渠道傳播科學家的人格魅力、科學精神、科研成就和科學理念，打造“科學家明星”，營造全民崇尚科學的新風尚。
3月，是春暖花開、鳥語花香的好時光。雖然大家都很想去擁抱太陽，親近大自然。但是在不能出門的日子裡，我們可以喝著歡樂肥宅水，和上海科技館來個線上科學家約會呀。
本月和我們遇見的科學家是1787年3月16日出生在德國的物理學家喬治·西蒙·歐姆
今天（3月16日），我們將向和歐姆同一天生日的觀眾送出30份“遇見@科學家”專屬生日禮物，禮物領取方法見文末。
喬治·西蒙·歐姆是一個天才的研究者，一個很有天賦和科學抱負的人。為紀念他，電阻的單位“歐姆”，以他的姓氏命名。
歐姆的主要成就是1826年發現了電學上的一個重要的規律——歐姆定律：即通過一段導體的電流強度與導體兩端的電壓U成正比，得出U=IR這一公式。1827年歐姆正式出版了《動力電路的數學研究》一書，從理論上推導了歐姆定律。
他還證明了導體的電阻與其長度成正比，與其橫截面積和傳導係數成反比；以及在穩定電流的情況下，電荷不僅在導體的表面上，而且在導體的整個截面上運動。
由於他的這些成就，1841年他被英國皇家學會授予科普利獎章，1842年被聘為國外會員，1845年被接納為巴伐利亞科學院院士。
今天就讓我們一起來聊聊電阻吧。
01電阻到底是什麼呢？
電阻其實就是一個物理量，在物理學中表示導體對電流阻礙作用的大小。
導體的電阻越大，表示導體對電流的阻礙作用越大。簡單點說，電阻就是導體本身的一種自帶屬性。導體的電阻大小與導體是否接入電路、導體中有無電流、電流的大小等因素無關。
02電阻的大小和什麼有關呢？
①長度：當材料和橫截面積相同時，導體的長度越長，電阻越大 。
②橫截面積：當材料和長度相同時，導體的橫截面積越小，電阻越大 。
③材料：當長度和橫截面積相同時，不同材料的導體電阻不同 。
④溫度：對大多數導體來說，溫度越高，電阻越大，如金屬等；對少數導體來說，溫度越高，電阻越小，如碳 。
既然電阻是導體自帶的屬性，那溫度又是如何影響電阻的呢？
首先金屬之所以可以導電是因為其內部有自由運動的電子。金屬中除自由電子外的原子實也在其位置附近振動，這種振動的劇烈程度與金屬的溫度有關，溫度越高，振動越劇烈。同時自由電子與這種原子實之間的碰撞機會就越大，對電子的定向運動的阻礙就越大，電阻也就越大了。
03什麼是絕緣體？
有些導體，當它的自帶屬性電阻率極高，並且不善於傳導電流，這樣的物質我們就稱它們為絕緣體。
絕緣體和導體，沒有絕對的界限。
絕緣體在某些條件下可以轉化為導體。因為無論固體還是液體，內部如果有能夠自由移動的電子或者離子，那麼他就可以導電。沒有自由移動的電荷，在某些條件下，可以產生導電粒子，那麼它也可以成為導體。
04什麼是超導體？
超導體和絕緣體正好相反，它的電阻極小。
1911年，尼德蘭科學家海克·卡末林·昂內斯發現，當溫度降到-269℃的時候，汞的電阻就會消失，這種現象稱為超導性。
由於超導體“不允許”其內部有任何磁場，如果外界有磁場要通過超導體內部，那麼超導體必然會產生一個與之相反的磁場，保證內部磁場強度為零，這就形成了一個斥力。當在一個超導體正下方放置一個磁體，並使磁感線垂直通過超導體的時候，超導體將獲得垂直的上浮力。當這個力的大小剛好等於超導體的重力的時候，超導體就可以懸浮在空中。
超導磁懸浮，就是利用超導體的抗磁性來實現磁懸浮的。
超導體的直流電阻率在一定的低溫下突然消失，被稱作零電阻效應。導體沒有了電阻，電流流經超導體時就不發生熱損耗，電流可以毫無阻力地在導線中形成強大的電流，從而產生超強磁場。
這種磁與電之間的相互聯繫和轉化關係，我們稱其為電磁感應，是邁克爾·法拉第在1831年發現的。
下面，就讓我們一起來科技館裡看看這幾件相關展品吧。
01奇異的阻尼
這裡有一些不同材料的圓盤，我們讓它們依次從這兩塊電磁鐵磁極中間下落。
看，它們的下落速度是不一樣的。
我們不難發現導體下落慢，而非導體則下落較快。
為什麼不同的材料片的下落速度不同？
這是由於導體在下落過程中切割磁感線，導體內部產生感應電流從而產生感應磁場。感應磁場和電磁鐵的磁場相互作用，產生了下落阻力，所以它會掉落的較慢。而非導體則不會，這是由於它在下落過程中不會產生磁場。
02火箭升空
火箭是如何“升空”的？
按下按鈕，看，火箭升起來了。沒有火藥，火箭照樣會“升空”。
這是運用了電磁相互轉化的原理來實現的。
在這個空心直杆上有若干節金屬線圈，利用金屬線圈通電產生的電磁吸引力，拉動輕型金屬導體，合理地控制各線圈的通電順序和時間，將形似火箭的物體升起來。
這裡涉及到一個交變磁場的概念。交變磁場是由交變電流產生的磁場，磁場的大小和方向都會隨著時間按照一定的規律變化。
03電磁炮
小球是如何從通道內發射出來的？
請您把金屬小球放入彈倉，調整炮筒的傾斜角度，瞄準目標後發射，一起來試試誰更準吧！
這個展品演示了交變電流與交變磁場的基本原理。
在這個電磁炮炮筒內有若干節金屬線圈，通電的電磁線圈產生的磁場對軟磁物質產生電磁作用力，併合理地控制各線圈的通電順序和時間，使磁性小球在炮筒內不斷地加速，小球從炮筒中射出後作拋物運動。一旦擊中目標靶，彩燈就會點亮以示祝賀。
萬變不離其中，掌握好基礎知識，打牢地基，才是建起萬丈高樓的必要條件。
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