电可以流动和传输?花甲老翁最先找到答案!
德国马格德堡市市长盖里克发明硫磺发电机后,人们开始对电感兴趣。来自英国、法国、德国和其他国家的科学家通过发电机探索了电的奥秘。他们对电的研究逐渐脱离摩擦起电的水平,扩展到电的储存和控制。
起动马达产生的电流能流动吗?它能从一个物体转移到另一个物体吗?如果可以传输,对媒体有什么要求吗?......这些问题困扰着许多科学家。没有人预料到第一个找到答案的人是一位非电力领域的老人。
多么奇怪的老人啊!
卡特修道院位于英国首都伦敦的中心。它主要接收城市里得不到照顾的孤儿或老人。18世纪初,一位奇怪的老人住在这家医院。这位名叫斯蒂芬·格雷的老人不喜欢像其他人一样聊天或发呆。相反,他热衷于做电学实验。修道院还为他提供了一个电气实验室。
灰色肖像(网络图)
格雷原本是一个富有的当地商人。他出生在一个染房里。30岁之前,他主要从事丝绸印染,赚了很多钱。偶然间,他与格林威治天文台的一名工作人员成了朋友,从此进入了天文学的深渊。41岁时,他成为英国三一学院天文台的兼职工作人员,在业余时间从事天文学研究。
虽然格雷在天文学方面没有取得多大成就,但他已经成为当地一位著名的科学家。当他50多岁时,他的生意失败了,他没有家人,只能在卡丁车修道院生存。
修道院无法提供天文设备,格雷不得不放弃天文学研究。那时,许多科学家正在研究电学,做电学实验成为一种趋势。格雷自然对电感兴趣。在得知医院提供了一个特殊的电子实验室后,独自一人的格雷下定决心要在电学方面取得一些成就。
电真的可以流动!
身体健康的格雷开始了他的电气研究之旅。他读过所有的电学著作,做过许多电学实验,但没有实质性的进展。
1729年6月的一天,格雷把自己锁在实验室里,继续进行摩擦起电的实验。他拿起一个3.5英寸的中空玻璃管,从头到尾用毛皮擦拭。他发现玻璃管可以吸引羽毛。
显然,玻璃已经充电了。“如果盖里克知道玻璃也可以带电,他为什么要费事去剥硫磺球外面的玻璃烧瓶?”格雷苦笑了一下。
玻璃管两端用灰色软木塞塞住,以防灰尘进入。这时,他发现了一件非常奇怪的事情,软木居然吸引了几根羽毛!
"我没有擦软木塞,怎么会带电呢?"格雷感到困惑,然后他突然想到,“是不是从玻璃管流出的电流到达了软木塞?电力会传输吗?”
为了检验他的判断,格雷做了另一个实验。他将一根超过3.5英寸的细棒插入玻璃管的软木塞中,并用绳子在棒的另一端系上一个象牙球。当摩擦玻璃管而不接触软木塞、细杆和象牙球时,桌上的羽毛会被象牙球吸引。
格雷用实验证明电能传导(网络图)
"事实证明,电可以像水和空气一样流动."格雷兴奋地把它记在本身上。通过这个实验,格雷得出结论,电流也可以流过其他物体。从那时起,人们把流动的电流称为“电流”。
电可以流动100英尺!
"电可以流动,它能流动多远?"格雷有一个习惯,就是从一个事例中得出推论,而从不谈论研究。
他把象牙球的一端绑在玻璃管上,另一端绑在20英尺长的绳子上。他用丝线把绳子挂在实验室的天花板上。当他用力摩擦玻璃管时,象牙球吸引了一些羽毛。
20英尺成功了,40英尺,60英尺会很远吗?
格雷把绳子增加到100英尺,发现象牙球仍然可以吸引羽毛。这表明电流可以达到100英尺。当他准备进一步的实验时,他不希望丝线在绳子的重压下断裂,实验暂时终止了。
格雷用丝线和绳子做实验(网络图)
输电还是有条件的!
格雷觉得丝线的韧性太差了,所以他用铜线代替它,并把它绑在绳子上。但是这一次象牙球没有吸引羽毛。
“怎么回事?电在哪里?”格雷反复研究,认为铜线把电带走了。然后他用钢丝、铁丝和其他金属代替它们,结果还是一样。
为了找出哪些物体不会带走电,格雷在实验中缩短了绳子的长度,并先后用玻璃棒和硫棒代替了绳子。因此,象牙球可以再次吸引羽毛。
“自然界应该有两种物体,一种是电流可以再次通过,另一种是电流不能通过。”格雷得出了这个结论。为了更容易区分,他把那些容易让电流通过的金属和其他物质称为“导体”,把那些难以让电流通过的物质称为“非导体”。后来,为了便于研究,科学家将“非导体”改为“绝缘体”。
经过进一步的研究,格雷终于发现了摩擦电的奥秘:当琥珀、硫磺和玻璃等绝缘体被摩擦后,电流就不能在这些物体中流动和停留。因此,电可以吸引微小的物体。铜和铁等金属导体摩擦后,电流会迅速流入与之摩擦的物体,因此导体在摩擦后不会带电。
导体和绝缘体实验。(网络图)
"人体能导电吗?"为了回答这个问题,格雷决定找一个男孩来做实验。他用一根结实的绳子把小男孩吊在实验室的天花板上,离地面只有几厘米。然后用一根用丝绸摩擦过的玻璃管触摸男孩的手臂。很快,地上的羽毛被男孩吸收了。格雷拿起玻璃管,在男孩身上移动,羽毛飞来飞去,好像在飞。
“人体也能导电。人体是导体。”格雷得出了这个结论。这是电磁学史上著名的“飞行男孩”实验。
导体和绝缘体的发现是电学史上的质的飞跃,也是电学发展的重要一步。
附言
毫无疑问,格雷的发现加速了电的发展。他在导体和绝缘体上的实验和相关理论对子孙后代大有裨益。从那以后,人们会更加注意在实验和生活中安全用电,例如,电工在修理电路时应该戴绝缘手套,触电后不应该用手拉。随着科学的发展,电的作用变得越来越重要。它渗透到人类生活的每一个角落。在安全用电的同时,我们应该对格雷说“谢谢”,他对电做出了重要贡献。
触电后不要用手拉,因为人是导体。(网络图)
虽然格雷发现了导体和绝缘体,但他不知道不同的导体在输电方面实际上有不同的性能。导体对电流的阻碍有多大?尽管一些科学家想到并提到了它,但他们没有找到答案。直到将近100年后,一个可怜的德国男孩终于找到了答案,并总结出了一条重要的电学定律。他是谁?如果你想知道事情进展如何,请看看下一篇文章:“因为这个可怜的男孩的攻击,反抗已经爆发了。”》