登陆注册
10505800000004

第4章 富兰克林静电实验(2)

尽管这个实验是十分可怕的,但却使穆欣布罗克得到了一种存储电荷的方法。把带电体放在玻璃瓶内可以把电保存下来,后来,人们把这个能储存电的瓶子称为“莱顿瓶”,这个实验称做“莱顿瓶实验”。“莱顿瓶”是因莱顿城而得名的。莱顿瓶发明后,人们在使用的过程中逐步地对它进行修改,使其功能及外形设计都日渐完好。凡经修改后的莱顿瓶内外表面都被贴上金属箔,瓶内装了水,瓶盖上插一个金属杆,杆上端附一个金属小球,下端用一金属链子同内表面连接起来。

莱顿瓶的发明,不仅为储存电提供了一种有效的方法,也为进一步开展静电实验创造了良好的条件。

揭开雷电之谜

电震现象的发现,轰动一时,这大大地增加了人们对莱顿瓶的关注。莱顿瓶能产生强烈的电击和火花,也引起了王公贵族和一般市民的兴趣,他们喜欢观看这种新奇的玩意儿,并乐于亲身体验一下电击的滋味。所以在当时的欧洲,时兴表演电学实验,不仅在实验室、集会厅表演,而且还在街头表演;有些人竟以此为业,带着摩擦起电机和莱顿瓶以及一些简单的器具,到处表演。穆欣布罗克的警告起到了相反的作用,人们在更大规模地重复着这种实验,简直成了娱乐游戏。

有人用莱顿瓶做火花放电杀老鼠的表演,有人用它来点酒精和火药。其中规模最大、最壮观的一次示范表演是法国人施莱特在巴黎圣母院前做的。施莱特邀请了法国路易十五的皇室成员临场观看表演。他调来了700个修道士,让这700名修道士手拉着手排成长长的一队,队列从头到尾长达900英尺,大约有275米,可见,队伍是何等的壮观。施莱特从容地指挥着这700名修道士,开始了他的表演。他让排头的一位修道士用手拿着莱顿瓶,排尾的修道士手握莱

顿瓶的引线,接着他让莱顿瓶放电,就在这一瞬间,700个修道士因受电击几乎同时跳起来,场面看起来非常滑稽可笑,在场的人无不为之目瞪口呆。施莱特以令人信服的证据向人们演示了电的巨大威力。

18世纪欧洲盛行的这种电震表演,为电学知识的普及铺平了道路,它使许多人开始对电有了初步的了解。美国的富兰克林就是看到了欧洲人到美洲街头上作这种表演而走上电学研究的道路的。

莱顿瓶的发明使电获得了更大的名声。欧洲进行电实验的消息越过重洋,传到了美国,传到了费城。

1746年6月的一天,美国费城的最繁华的中心街道旁挤满了围观的人群。人们正在观看来自苏格兰的史宾斯博士表演“奇怪的戏法”——一种电的实验。其实,史宾斯的表演极为简单,他将利用摩擦产生的电通过导线引入莱顿瓶,然后再把瓶内的电用导线引出来,使导线短路而产生电火花。当人们看到一股股长长的火花出现时,无不感到惊叹。挤在人群中间的本杰明·富兰克林也惊讶地看着这一切。“嘿!这可真是个了不起的发明!”兴趣广泛、精力充沛的富兰克林当时已有40岁,他积极地想弄一个莱顿瓶来,也研究一下它的功效。

1746年,英国伦敦的一个商人、皇家学会会员考林森通过邮寄向美国费城的本杰明·富兰克林赠送了一只莱顿瓶,并在信中向他介绍了使用方法。富兰克林对此极有兴趣,他先对莱顿瓶的功效和放电现象进行了深入分析,等把一切都搞清楚了之后,便开始利用这个神奇的瓶子开始进行一系列的静电实验。

有一天,他在家里研究起莱顿瓶来,他把摩擦起电机产生的电用导线引入莱顿瓶,然后开始让莱顿瓶放电,用放电时产生的电火花来杀伤动物。由于杀伤动物需要很大的电力,所以得不断地摇动摩擦起电机,他自己手忙脚乱地操作这一系列的动作,于是他对站在一旁观看的夫人说:“来,你来替我摇这机器。”富兰克林夫人接过摩擦起电机的手柄开始摇起来,摇着摇着,一不小心手将莱顿瓶碰翻,一股强大的火花随之闪现出来,富兰克林夫人当场被击倒在地。这一重重的电击险些夺走夫人的性命,她整整在床上躺了一周。富兰克林在后悔、后怕的同时又联想到了一种现象,他想到天空中打雷时的闪电,当暴风雨来临的时候,伴着轰隆隆的雷声的闪电会将树木击倒,这威力也是够大的了。那么,莱顿瓶中的险些夺走夫人生命的电会不会同天上的雷电是一样的呢?嗯,太像了!为了解开这一个疑团,他决定做一个大胆的尝试。

本杰明·富兰克林出生于波斯顿的一个贫苦家庭里,他的父亲经营蜡烛制造以维持家中众多人口的生活。富兰克林从小喜欢读书,但是他只读了两年书,12岁时便到他的同母异父的哥哥詹姆士的印刷所当学徒。渴求知识的愿望使他选择了自学成才的道路。他充分利用印刷房和书店的联系这一条件,如饥似渴地阅读了大量书籍。1723年,他因与哥哥在工作中发生争执而到费城当印刷工。在费城他与朋友们组成了“共读社”进行自学,并将其发展为一个教育青年的学院(宾夕法尼亚大学前身),后来他任该校董事40余年,1731年,他倡议并建成了北美第一个图书馆,并兼任许多社会公职。本杰明·富兰克林是一个杰出的政治家和科学家。

在富兰克林的时代,人们对电的了解还是不够多,对天上的雷电更是迷惑不解,他们惧怕雷电,少数人认为雷电是“毒气爆炸”,多数人则认为是“上帝之火”。人们望着阴云密布的天空中,闪闪发光的雷电,心中充满了恐怖,充满了疑惑。那么,雷电究竟是什么呢?它那么高高在上地发生在天空中,人们够不着,也摸不到,要想研究它,就要把它引到地上来。

这可太难了,多少人连想都不敢想。

莱顿瓶现象使富兰克林自然地想到天空中的闪电是否具有电的本质。他决心弄清楚雷电的电与莱顿瓶中的电究竟有什么区别。富兰克林整日整夜地想着他的宏伟计划。可是,怎么能把天电引到地上呢?他坐在屋前的旷野边,望着高高的苍穹,却想不出一个办法来。突然,他看见远处一群孩子正在你追我赶地放风筝,一个个风筝在高高的天空中飘来飘去,一个比一个飞得高,孩子们正在比试着……有了,风筝!就是它,它可以把天上的雷电引下来。

富兰克林开始着手制作他的风筝。他和儿子一起到郊外拾来一些杉树枝,风筝就用杉树枝做骨架,扎成菱形,然后蒙上一层不易湿透的绸子,风筝的上端装了一根一英尺长的尖铁丝,把它和牵风筝的亚麻线系在一起,亚麻线的下端接在一段不长的丝绳上,以便将风筝拉住,丝绳的末端拴一把金属钥匙。

1752年7月,在费城下大雷雨的一天,46岁的富兰克林领着儿子急急忙忙来到牧场,把准备好的风筝使劲地抛向了天空,口中喊道:“飞吧!”儿子威廉手里拿着线团使足了劲往前跑,风筝在大雨倾盆的空中张开了。本杰明·富兰克林从儿子手中接过了风筝线说:“给我,你到那边避避雨。”说着,雨却越下越大。“咱们一起到那边棚子檐下观察吧。”威廉拉着爸爸一起到附近的一所棚子的檐下进行观测。他们用手紧紧握住风筝下边的丝绳,怕它被雨点打湿了,因为丝绳牵着风筝。父子俩在屋檐下紧紧地盯着暴风雨中的风筝,不一会儿,风筝飞入了一块雷云之中,闪电在它周围闪烁,雷声隆隆,但没发生任何情况。威廉焦急地望着爸爸:“怕是这种办法不灵吧?爸爸。”富兰克林看看儿子,沉着地回答说:“再等等,咱们先不要放弃,说不定一会儿就会有奇迹发生。”一会儿,闪电又出现了,“啪”,闪电击中了风筝框上的金属线。突然,亚麻线上有几处散开的纤维直竖了起来,而且能够被手指吸引,是一种看不见的力量使它这样。富兰克林用食指靠近钥匙圈,骤然间,一些电火花从他的食指上闪过,与摩擦生电时产生的电火花一样。他抱起儿子大喊到:“电,天电捕捉到了!”富兰克林被这巨大的兴奋激励着,竟然忘记了这猛烈的电击所带来的身体上的不适。

很幸运,闪电很弱,他没有受到什么伤害。

天电就这样被勇敢执著的父子给引下来了。这个实验非常清楚地证明了天空中的闪电就是一种放电现象,只不过其规模更大,更有声势罢了。

天电终于引下来了,但是富兰克林并没有就此善罢甘休。没过几天,又是一个雷雨交加的傍晚,他带着儿子,拿着事先准备好的莱顿瓶和他的风筝来到郊外,和上次一样,他们还要继续实验,不过,这次不是尝试,而是要把天电引到莱顿瓶中,拿回去研究它。当“劈啪”一声响过后,一朵蓝色的火花从铁钥匙头上跳了出来。他的手臂一阵发麻,“快,把莱顿瓶拿来!”威廉迅速地递过来事先准备好的莱顿瓶,他把风筝上的钥匙串和莱顿瓶连接起来。他惊喜地看到莱顿瓶充电了。电在瓶里积蓄起来。他们高兴地把它拿回家告诉夫人:“这是天上的电啊,我要用它来做实验,看看它和地上的电有什么不同。”

富兰克林用天电做的第一个实验是用它引燃物体。他将莱顿瓶中的天电进行放电,当有火花产生时,把事先准备好的酒精拿来,酒精在电火的引燃下,熊熊地燃烧起来了。接着用它来做杀伤动物的实验,先用它来杀伤火鸡。在实验的时候,他一不小心用手触到了天电,富兰克林当场晕了过去,当他醒来时,看着周围惊慌失措、为他难过地亲人们,他却说了一句笑话:“好家伙,我本想电死一只火鸡,结果差点儿电死一个傻瓜。”一句开心的话,引出了大家脸上的笑容,也反映了富兰克林为科学研究不顾个人安危的献身精神。天电就是电,这是确定无疑的了。

富兰克林的风筝实验震惊了全世界。几千年来,人们只知道雷公电母的神话传说:要是人做了坏事,触怒了天神,就会雷声隆隆,电光闪闪,把树木烧焦、房间击塌、人畜打死。人们畏惧神灵的威力,只能祈求上帝保佑。如今,富兰克林揭示了雷电的真正面目,证明了雷电不是什么天神作法,而是天上带电的云相遇而产生的一种强烈的放电现象。富兰克林为科学事业不顾个人安危的献身精神,也激励着同时代人的奋斗热情。当富兰克林父子费城实验的消息传到俄国圣彼得堡以后,俄国科学院院士里赫曼和罗蒙诺索夫也来做这个实验,他们想把天电大量地引到地上来,因此他们的装置已不是简单的莱顿瓶和一只带有钥匙串的风筝。

他们设计并制作了一种叫“雷机”的装置,想用它来把天电引下来。

他们把导线的一端接到实验室的实验电器上。1753年7月26日,当一场大雷雨即将来临时,坐在雷机旁的里赫曼俯身看雷机上的仪器的指针,刹那间,一个球形闪电突然从仪器跳到里赫曼头上,当场将他击毙。等罗蒙诺索夫闻声赶到时,已经为时太晚,无法挽救了。里赫曼就这样献出了自己宝贵的生命,成了探索电学事业的第一位献身者。

避雷针的发明

若能把天电引到地上来,它可以服务于人类,听从人类的指挥。但是人们更多的是领教了天电给人类带来的危害,多少高楼建筑在夹着隆隆雷身的电火中,顷刻间化为乌有,有多少无辜的生命死于天电所引起的熊熊烈火之中。人们面对着这灾难的深渊,畏惧、诅咒都无济于事。

我国古代的劳动人民在长期的实践中早就观察到了一种特殊的现象:尖端物体在大气中有时会在它的周围产生火花。人们常常发现,夜晚作战时长矛的尖端有亮光发出,这就是尖端放电现象。今天我们知道,尖端放电是由于空气中的大气电场在物体各部分感生的电荷分布不平衡所造成的。在物体的尖端部分,感生电荷特别集中,形成了局部强电场,强电场达到可以击穿空气的时候,空气就会发光、放电。

富兰克林在证实了雷电就是电以后,并没有为他的惊人发现而自我陶醉,他要将他的知识造福于人类。他想,既然天上的电与地上的电是一样的,那就可以设法“驯服”它,不让它随意施虐,危害人类。富兰克林根据尖端放电的原理,大胆地向世人宣告,在建筑物的外面最高的地方装一个不必太大的铁棒,它就会把雷电引向能容大量电荷的大地,从而可以保护建筑物免受雷击。于是,人们纷纷在墙壁或烟囱上装上一根铁棒,棒的下端连接一根用绝缘材料包裹的金属线,这根长长的金属导线连通到地下。这样,当雷电轰鸣时,天上的电就会被这个金属棒吸引,顺着导线直通到地底,从而保证建筑物安然无恙。富兰克林把这根金属棒称为“避雷针”。不久以后,避雷针在德国、法国、英国出现了。就连起初猛烈攻击避雷针是侵害神意的教会,最后也在教堂上安装了避雷针,至今它仍是千万幢楼房和高塔的“保护神”。

避雷针的发明是18世纪物理学实验取得的一个极大的成功,也是电学研究第一次找到了实际的应用。一根针,驯服了雷电,破除了迷信,不知拯救了多少生命,使多少房屋建筑免遭焚毁和破坏。富兰克林对人类社会的这一贡献,人们是永远不会忘记的。人们称颂他“把上帝和雷电分了家”。

电是我们今天最熟悉的事物之一,我们今天可以随意自如地应用它,让它为人类造福,这是因为我们了解了电的现象,认识了电的本性。但是,在认识电的漫长征途上却涌现许许多多可歌可泣的勇于为科学献身的科学家们。他们吃苦耐劳、勤于探索的精神,正是我们应该具备的。人类对大自然的认识还远远没有结束,许多未知领域的大门等待着你们去叩开。所以,从现在开始,你们就应该以科学前辈为榜样,努力学好科学文化知识,培养坚强的意志和为科学贡献一切的精神,准备去迎接21世纪的挑战。

同类推荐
  • 世界游戏竞赛百科

    世界游戏竞赛百科

    《世界游戏竞赛百科》一书通过282的有关体育运动的小故事来展现体育运动的重要性。
  • 未来的101张面孔

    未来的101张面孔

    本书介绍了近年来国际上科学技术(物理、航天、计算机、人工智能、基因技术、材料技术、核技术等)各个领域的最新进展,在勾勒出未来世界面貌的同时,还提出了一些对科学技术与未来的思考。打造传承于世的大师之作,积聚中国各领域最优秀的学者,多维度、开放式地描绘未来,“把目光投向远方和未来,看看天地交接的那条地平线”
  • 海洋馆漫游:海洋科技看台

    海洋馆漫游:海洋科技看台

    放眼全球,世界上最发达的国家都是海洋大国,经济最活跃的地区都在沿海地区。在当今国际社会,开发海洋、拓展生存和发展空间,已成为世界沿海各国的发展方向和潮流。海洋是一个富饶而未充分开发的自然资源宝库。海洋自然资源包括海域(海洋空间)资源、海洋生物资源、海洋能源、海洋矿产资源、海洋旅游资源、海水资源等。这一切都等待着我们去发现、去开采。青少年认真学习海洋知识,不仅能为未来开发海洋及早储备知识,还能海洋研究事业做出应有的贡献。
  • 改变世界的理化大发明(走进科学丛书)

    改变世界的理化大发明(走进科学丛书)

    原始社会初期,人类使用的劳动工具主要是石器,是简单而粗糙的石块。当时人们就借助这样的工具猎取野兽,挖掘可食植物的根茎。历史上把这个时期称为旧石器时代。在二三百万年漫长的旧石器时代里,人们慢慢学会制造磨光的、比较精致的石头工具,于是人类社会逐渐进入新石器时代。根据历史学家和考古学家的研究和考证,在新石器时代里人类已经使用火了。
  • 不可思议的发现(走进科学丛书)

    不可思议的发现(走进科学丛书)

    1993年5月20日傍晚时分,法国第31工兵团在塔尔纳——加龙省布洛科镇进行常例的跳伞训练。一开始,如同平日一样的正常,一样的壮观——一架架铁鸟在空中腾飞,一朵朵伞花在空中优美地绽开,向地面飘落下来,红色的夕阳给白色的伞花抹上一层粉红,给壮观的训练场面增添了几分瑰丽的色彩。
热门推荐
  • 圣母孔雀明王尊经启白仪

    圣母孔雀明王尊经启白仪

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。汇聚授权电子版权。
  • 九壹归尘

    九壹归尘

    封神一役道统从此衰落,西游一行佛法东传至此佛道昌盛,佛兴道衰?大劫一起,佛道再起争端,域外教派乘虚而入,且看英雄逐鹿,鹿死那家之手?
  • 狙神在异世

    狙神在异世

    现代特种兵狙神由于被火箭弹炸死穿越到一个追求枪的世界,运用自己上一世的经验在这个世界站稳脚跟,一步一步走上王者之巅。
  • 夫君,你节操掉了

    夫君,你节操掉了

    飞机上睡一觉醒来就穿越了?穿了就穿了,只是为啥别人穿越不是王妃就是皇后,再不济也是个官家小姐豪门千金,为啥她穿成个乡野小村姑?住的是春天漏雨冬天刮风的破茅屋,身边还围着一群如狼似虎自私势力的极品亲戚。苏梓筠抬头无语问苍天,这穿越是谁设定的?你给我滚出来,保证姑奶奶不打死你!一时手贱救了个命悬一线的神秘男人从此却被无耻纠缠上?“筠儿,昨日没有伺候好你,不然我们今日换个姿势再来一次?”某殿下食髓知味将那张倾城妖孽的俊脸凑过去恬不知耻的说道。某女一巴掌朝那张帅的人神共愤的脸挥过去:“滚!”【情节虚构,请勿模仿】
  • 三世重生:凤渡成凰

    三世重生:凤渡成凰

    她不过一朝七品文官之女,并非绝色容颜,琴棋书画并未样样精通,却因灯会偶遇,深得皇心。他的宠溺与疼爱让她无法退身而出。深陷后宫,单纯如纸的她不得不步步为棋,与那些一心致她于死地的人明争暗斗。唯一至亲的离去让他心灰意冷一心皈依向佛,怎奈庭深寺院中偶遇佳音,酷似已故亡妻的娇颜让他深陷其中,却不得不眼睁睁地目送她离开。还俗回宫,冷峻如初的他隐藏起仇恨杀机,与那些合谋暗杀谋权的阴险小人共事。一场盛世婚礼,他与她重逢,看她凤披霞冠笑靥百步,迎上四哥的手,享三千独宠。一场百年浩劫,他与她践行,看她着深红嫁衣城门口,拥抱激吻彼此,做生死离别。且看一介女流博盛世极宠,二嫁小叔一跃成凰。
  • 穿越仙剑之卡牌魔术师

    穿越仙剑之卡牌魔术师

    纪元为何,天宇为何,无从明了,只知道,这大陆充斥着厮杀和鬼魅,生灵涂汰,血流成河。21世纪的我降临于此。我精通地形,我凌驾怪兽,我善用装备,我掌控魔法,我要做大陆的主宰。我可以是火,给予温暖,又焚烧山野;我可以是土,给予田地,又布满陷阱;我可以是金,给予坚硬,又断裂利器;我可以是木,给予森林,又弥漫阴森;我可以是水,给予甘泉,又吞没山颠……
  • 集灭道

    集灭道

    传国玉玺和氏璧流传世上已千年,得玉玺者得天下。这世俗皇权的象征,为何却成了修道界争夺的至宝?其中到底蕴含了什么样的秘密?淹没于尘世间的人间至宝到底去了何处?一切还得从大明太祖朱元璋的孙子建文皇帝说起……
  • 巫神

    巫神

    本该生来绝世的精灵少年,却因过早出世导致灵体有缺,遭尽噩梦与耻辱!一朵神秘青莲进入他身,人生轨迹从此发生翻天覆地的改变。废材变天才,天生慧眼,向上路一日千里。所谓天才,用十年修成一个秘境,而他只用半月!剽悍的人生不需要解释,欺我者死,辱我者亡。天生巫神体,灵动九天,最完美的双修伴侣,一大波红粉佳人正在向他逼近……且看他如何逃脱各族女修们的“祸害”,超凡入圣,搅动世间风云!……新书求点推收,求土豪包养!!!
  • 健康孕产100分

    健康孕产100分

    本书坚持以人为本,以简单、轻松的风格,打造适合准父母们阅读的模式,传播人性化、通俗化、科学化的孕产育百科知识。让初为人母、初为人父的夫妻们少一分担心,多一分安心;少一分忧心,多一分开心!
  • 好心态好习惯好性格大全集

    好心态好习惯好性格大全集

    好心态成就美好人生,心态左右着人们的情感,决定着人们事业的成败。积极的心态是人生取胜的法宝,而消极的心态则是通向成功的严重阻碍。一个人如果持有良好的心态,那么他的人生之路将会越走越宽,从而拥有美好的人生。好习惯让你受益终生习惯是一种顽强而巨大的力量,它可以主宰你的人生和命运。好习惯带来成功,而坏习。质则会给人的命运笼罩上灰色的阴影。只有拥有良好的习惯,才能让你受益终生。好性格帮你改变命运一个人的性格决定了他对各种事物的不同态度,从而得出不同的结果,最后产生不同的人生境遇。性格本身并无好坏之分,只要我们应用得好,将性格优势的一面表现出来并加以运用,就会做好你想做的事,成为你想成为的人!