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静电现象的早期研究

科普小知识2022-07-30 23:24:15
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人们对电现象的初步认识已经记录了很长时间。早在公元前585年,古希腊哲学家塞利斯就发现,摩擦琥珀能吸引光线和小草等物体。东汉王充的《论衡》一书中提到了“敦木多解”等问题。所谓的顿姆是琥珀,意思是吸引种子蔬菜,也就是说,搓琥珀可以吸引光线和小物体。西汉末年,有“玳瑁吸吮”(意为小物件)和“元初枪尖放火”的记载,也就是说,金属枪头被射出。晋代(公元3世纪)也记录了由摩擦和带电引起的放电现象:“今天,人们梳头和解开衣服。他们用梳子解开绳结。如果有光,就有声音。在对电现象的早期研究中,第一个进行系统研究的英国医生威廉·吉尔伯特在他的文章中说:“用任何金属制造指示器...在该指示器的另一端,靠近轻微摩擦的琥珀色或光滑摩擦的宝石会立即转动指示器。他通过大量实验驳斥了许多关于电的迷信,并发现不仅擦过的琥珀具有吸引光线和小物体的特性,而且还有其他物质如钻石、水晶、硫磺、硬树脂、明矾等。也有这个属性。1660年,马德堡的格莱克发明了第一台摩擦电机。他用硫磺做了一个形状像地球仪的可旋转物体,并用他干燥的手掌摩擦干燥的球体以阻止它通电。Gelek的摩擦电机不断改进,在静电实验中发挥着非常重要的作用。

18世纪中叶,电学实验逐渐流行起来,法国和荷兰的许多人公开表示娱乐是他们的最爱。1731年,英国牧师格雷通过实验发现,摩擦产生的电力可以在玻璃和丝绸等物体上保持不流动,而一些不能通过摩擦产生电力的物体,如金属,可以在花园周围的房间里用金属线引导摩擦产生的电力,并且最终仍然对光线和小物体有吸引力。他首次区分了导体和绝缘体,并认为电是一种流体。电不仅是一种流体,水等流体也可以储存在容器中。1745年,德国牧师肯斯特尝试用钉子将电流导入瓶子。当他一只手拿着瓶子,另一只手碰着钉子时,他明显受到了电击。1746年,荷兰莱顿市莱顿大学的彼得·冯·穆辛布鲁克教授偶然发现了同样的现象。用他自己的话来说,“手臂和身体产生一种无形的恐怖感。简而言之,我想我的生活已经结束了。”通过这种方式,穆欣·布洛克宣布了他意想不到的发现,将带电物体放入玻璃瓶中就可以储存电能。

穆欣·布洛克的发现诞生了电史上第一个储存电荷的容器。它是一个玻璃瓶,里面和外面分别贴有锡箔。瓶子里的锡箔通过金属链与金属棒连接。杆的顶端是一个金属球,因为它是在莱顿市发明的。所以它被称为莱顿罐,是最初的电容器。莱顿瓶很快在欧洲引起强烈反响。电工们不仅用它做了很多实验,还做了很多演示表演。有些人用它点燃酒精和火药。最壮观的表演之一是由法国诺莱特在巴黎大教堂前表演的。诺莱特邀请路易十五的皇室成员现场观看莱顿酒瓶表演。他将700名僧侣手拉着手排成一行,这一行长达900英尺(275米)。然后,诺莱特让排在最前面的和尚用手握住莱顿瓶,让排在最后面的和尚握住瓶子。一瞬间,700名僧侣几乎同时因为电击而跳了起来。所有在场的人都傻眼了。诺莱特用令人信服的证据向人们展示了电的巨大力量。

莱登罐的发明使得物理学第一次获得大量电荷并研究它们的性质成为可能。1746年,英国伦敦的一位名叫科林森的物理学家给美国费城的本杰明·富兰克林寄去了一个莱顿瓶,并在信中向他介绍了使用方法,这导致了富兰克林于1752年进行了著名的费城实验。他用风筝把“天点”画下来,收集到莱顿罐里,从而明白了“天点”和“点点”是一回事。

18世纪后期,班尼特发明了验电器,至今仍在使用。它可以近似测量物体携带的电量。此外,在1785年,库仑发明了用于测量静电力的扭秤,推导了库仑定律,并将该定律推广到磁力测量。科学家使用验电器和扭转天平后,对静电现象的研究已经从定性转向定量。