王明
顿牟掇芥
(dùn móu duō gài)
公元一世纪,我国学者王充在《论衡》中记述了“顿牟掇芥,磁石引针”。顿牟是琥珀,也就是说,琥珀能够吸引芥子之类的轻小物体。这是我国关于静电的最早描述。
天气越来越凉了,大家都不情愿地套上了“秋衣”,其实不是嫌弃它样子“老土”,而是……“啪”!你看看,又被静电给电到了!
也许你还不知道,如果不是静电的启示,我们就不会一步步解开电的奥秘,可能到现在还不会打开“电气时代”的大门呢。
神秘的“琥珀之力”
16世纪的一天,英国人威廉·吉尔伯特被书中讲的一个神奇现象深深地迷住了:书上说,拿出一块美丽的琥珀,把它放在丝绒上摩擦,就可以吸引轻飘飘的羽毛。
这是真的吗?吉尔伯特试验一番,果然如此。
“其他物质有没有一样的功能呢?”吉尔伯特突发奇想。很快,他找来水晶、硫磺、玻璃等物体,分别用丝绒进行摩擦。不出所料,它们都可以吸引轻微物体。
“看来这种吸引力并非琥珀独有,而是普遍存在于物质内部的东西。这到底是什么东西呢?”吉尔伯特陷入冥思苦想中,吃饭在想,躺在床上在想,连走路也在想。来到河边,看到滔滔流走的河水时,他突然有了思路:水无形状,但无孔不入;琥珀等物体吸引轻微物体的力,不就像“隐形水”一样,把东西给牢牢地“粘”住了吗?
吉尔伯特还决定给这种东西取个名字。“总不能叫‘琥珀之力吧?”于是,吉尔伯特根据希腊文字Elektra(琥珀),引入了一个简练的英文名词:electric。这个单词,就是沿用至今的科学概念——“电”。琥珀之所以能够吸引起轻东西,正是在摩擦之后,形成了静电。
.动手小实验
感受“琥珀之力”
1.准备好一把梳子、一张餐巾纸。
2.将餐巾纸撕碎。
3.用梳子在干燥的头发上梳头,然后靠近碎纸屑,碎纸屑因为静电就会被吸起来。
第二个小实验
1.将家里的水龙头打开,把水开小一点,又要保证能形成细小的水流。
2.将梳子在头上摩擦几下,靠近水流,就会发现水流被梳子吸引过去了,上下移动,水流还能跳舞呢!
能装电的瓶子
17世纪中叶,根据摩擦起电的道理,人们制造了静电起电机,但他们还不知道怎样保存电荷,每次用电时都使用静电起电机起电,很不方便。这时,有人就在思考:粮食可以装在麻袋里,水可以装在水桶里,电是看不见、摸不着的东西,能不能也想个什么办法把它装起来呢?
1745年,荷兰莱顿大学的马森布罗克在做电学实验的时候,无意中把一根带电的铁钉放在了玻璃瓶里。不一会儿,当他要把铁钉取出来时,一手拿着瓶子,另一个手刚触及铁钉,意外地感受到了电的刺激。马森布罗克又重复实验了多次,每次都有这样的感觉。后来,他把起电机携带的电荷用金属线引出来,通进一个玻璃瓶子里。当把起电机拿走以后,他一手握瓶、一手触及金属线时,竟然受到了更加强烈的电刺激,他说:“手臂和身体产生了一种无法形容的恐怖感觉,我以为自己的命要没了!”
不久,马森布罗克公布了自己这个意外的发现:把带电的物体放进玻璃瓶里,就可以把电保存起来。多少年来,有多少人为找存放电荷的方法冥思苦想都没有成功,而马森布罗克却在无意中解决了这个难题。就这样,电学史上第一个保存电荷的容器诞生了。由于这个装置是在莱顿城制成的,所以叫莱顿瓶。
搞笑花絮
一位荷兰科学家做类似莱顿瓶的实验,在遭到强烈电击后,他在给友人的信中写道:“蒙上帝怜悯,我才免于一死。我就是为法兰西王国(做贡献)也不愿再冒这个险了。”
电就像水一样会“流动”,人们把电荷在导体中的定向移动,称之为电流。想要形成電流的前提条件,就是要有能够自由移动的电荷,即自由电荷。但是,如果只有自由电荷的话,是不能形成电流的。
人类是怎么学会控制电流的呢?这当中还有一个有意思的故事呢!
青蛙腿的“神谕”
1786 年的一天,意大利解剖学教授伽伐尼和妻子柳契雅正在实验室解剖青蛙。伽伐尼切开一只青蛙的腰部,顺手用一把精巧的黄铜小钩把青蛙穿了起来,随手递给柳契雅,吩咐将它挂起来。妻子顺手将这只死青蛙,挂在了实验桌上的一根横铁梁上。当伽伐尼将第二只青蛙剥开皮正准备再下刀时,突然,柳契雅惊叫一声:“天呀!青蛙又活了。”只见那只靠近铜钩的蛙腿正在一张一弛,抽搐不停。
柳契雅可真有点怕了,瞪着大眼睛。伽伐尼沉思了一会儿,突然大声说:“这是电!摩擦时能使琥珀、丝绸上有电,富兰克林发现了空中的电,我们又发现了青蛙身上的电!”他将解剖刀往桌上一摔,高喊着:“我们又发现了一种电——动物电。”
1793年的一天,伽伐尼来到英国皇家学会表演他的新发现。当伽伐尼让那蛙腿轻轻抽搐起来时,在座的那些名教授、学者一个个目瞪口呆!
都是青蛙“惹的祸”
在台下看表演的有一个人,他虽目不转睛地看伽伐尼操作,却不肯认同伽伐尼的理论。他也是意大利人,名叫亚历山德罗·伏特。作为电学专家的他,哪能服气,他想:谁知那些青蛙是真死假死,有电无电?待我回家去亲自试它一番再说不迟。
果然数月后,这伏特也在皇家学的舞台上来了一个现场“表演”。他照着伽伐尼的样子,把死青蛙挂起来,结果青蛙的腿纹丝不动。伏特说:“根本没有动物电,伽伐尼教授实验时,用的是铜钩和铁棍,实际只要是不同的金属接触就会产生微弱的电流。蛙腿跳动是这种电流刺激的结果。今天我用的是铁钩和铁棍,同一种金属就不会产生电,自然蛙腿也就不动了。”
这时人群里挤出一个人来,大声说:“你刚才的表演是真是假,我回头再去检查,现在我先请你看一样东西。”伏特抬头一看,说话的原来正是伽伐尼本人。这个老头子拎过来一个水桶,他打开盖子,对伏特说:“有没有动物电,只要你伸手摸一下这条鱼,就知道了。就是不知道你敢不敢?”
“这有什么不敢!”伏特卷起袖子伸手向那鱼尾抓去,就听他“哎呀”一声,连忙缩了回来,觉得全身麻酥酥的,一下跌坐在实验台旁,他被电了。伏特被伽伐尼“打败”了。
把伏特电麻的鱼是什么?
电鳗的肌肉组织几乎都能放电,占其身长的80%以上,有数以千计的放电体。电鳗的头部是正极,尾部是负极,每个放电体约可制造0.15伏特的电压,而当数千个放电体一起全力放电时的电压便高达600~800伏特!
反败为胜的伏特
伏特斗法受辱后回到意大利帕维亚大学,从此闭门不出,发誓要弄出个名堂重摆擂台。他这样含辛茹苦地干了七年,终于又有一新的发现。他将一个金属锌环放在一个铜环上,再用一块浸透盐水的纸或呢绒环压上,再放上锌环、铜环,如此重复下去,十次、二十次、三十次,叠成了一个高高的柱状,便产生了明显的电流。柱叠得越高,电流就越强。这就是后人所称的伏打电压或伏打柱,也就是最早的电池。
这是为什么呢?原来,伏特经过实验创立了一个了不起的电位差理论。不同金属接触,表面就会出现异性电荷,也就是说有电压。比如说,铝和锌接触,总是铝的那一端带正电,锌的那一端带负电。
所以,导体中产生电流的条件就是:导体两端存在电压。1801 年 11 月,伏特带着他的仪器来到巴黎,在众多科学家面前演示了自己的实验,终于赢回了尊严!
就这样,人们对电的认识一下子跳出了静电的领域,不再是摩擦毛皮上的电、雷雨中的电,而是能控制的流动的电!
【动动脑】
★安全电压是多少伏?
A. 10VB. 36VC. 220VD. 110KV
★遇到裸露的电线接头,用什么颜色的胶带进行包裹?
A. 白色胶带 B. 透明胶带 C. 黑色胶带
D. 彩色胶带