電的故事(1):靜電阅畴、導(dǎo)體倡怎、絕緣體

自從電被人類發(fā)現(xiàn)并使用,電就與人的日常生活密不可分贱枣。人類真正懂得用電只有400年的時間监署,而真正有規(guī)模的使用電也只有200年的時間。電的大規(guī)模使用極大的節(jié)省了人類的體力和腦力勞動纽哥,推動了第二次工業(yè)革命钠乏,給人類社會帶來了巨大的進(jìn)步動力。

本文將帶大家一步步回顧電的歷史和趣聞昵仅,故事將先從我們身邊的靜電開始缓熟。

01 貴族的游戲

1703年累魔,牛頓在成為英國皇家物理學(xué)會會長后,將自己人安排在關(guān)鍵職位上够滑,負(fù)責(zé)演示實驗的是35歲的弗朗西斯霍克斯比垦写。

霍克斯比每周絞盡腦汁用引人注目的實驗來打動上司。他想出了這個實驗彰触,用旋轉(zhuǎn)的玻璃球梯投,并用一種新機(jī)器抽掉了球中的空氣,轉(zhuǎn)動玻璃球况毅,當(dāng)屋里的蠟燭都熄滅時分蓖,霍克斯比將手放在玻璃球上。玻璃球內(nèi)有一種奇特的縹緲的光開始形成并圍繞著他的手尔许,并不斷跳動么鹤。在場的人從來沒見過這種光,這種現(xiàn)象在當(dāng)時被視為上帝的杰作味廊。

霍克斯比從來沒有意識到他的實驗有多重大的意義蒸甜,他對這個奇妙的發(fā)光球體失去了興趣,轉(zhuǎn)而去研究其他實驗去驗證牛頓的其他理論余佛,而他也萬萬沒有想到柠新,隨著歐洲啟蒙運動的開始,這個實驗在無意間開啟了一場電氣革命辉巡。

但具有諷刺意味的是恨憎,霍克斯比的新機(jī)器并沒有被大多數(shù)知識分子所接受,反而對了魔術(shù)師和街頭藝人的胃口郊楣,這些對電有興趣的人自稱為電學(xué)家憔恳。

在一次宴請奧地利伯爵的晚宴上,電學(xué)家把一些羽毛放在桌子上痢甘,用絲綢手帕摩擦玻璃棒喇嘱,隨后用玻璃棒提起羽毛,客人們驚訝不已塞栅。接著他用霍克斯比的設(shè)備使自己帶上電者铜,給客人來了個點擊,大概是為了興奮的尖叫放椰,最后是他的得意之作作烟,他把一杯白蘭地放在桌子中間,再次使自己帶上電砾医,用手指尖逬出的火花點燃了白蘭地拿撩。

實際霍克斯比的實驗產(chǎn)生的是靜電荷,而遠(yuǎn)在在古希臘鼎盛階段的早期如蚜,這種難以分辨又轉(zhuǎn)瞬即逝的神秘的靜電現(xiàn)象就已經(jīng)被記載压恒,成了一種被記載的特殊研究對象影暴。公元前600年,杰出的哲學(xué)家和天文學(xué)家塞勒斯(Thales)在米利都繁榮的伊奧尼亞港觀察到一種罕見的探赫、在硬度和透明度上如寶石一樣的橘黃色琥珀型宙。塞勒斯發(fā)現(xiàn),當(dāng)他用一塊布快速地摩擦琥珀時伦吠,它似乎變活了妆兑,同時有那些輕微的物體,如羽毛毛仪、稻草或葉子向它飛來搁嗓、粘住,然后又輕輕地離開箱靴、飄走腺逛。

回到霍克斯比所在時代,電狂熱席卷歐洲刨晴,演出場面越來越大屉来,伴隨著歐洲啟蒙運動路翻,電學(xué)家開始思考更深層的問題狈癞,不僅是怎么樣使表演更精彩,還有如何才能控制這種神奇的力量茂契。更有人開始思考如何用理性來解釋現(xiàn)象蝶桶,這種現(xiàn)象除了娛樂神奇的火花還有什么作用。

02 人是導(dǎo)體

倫敦市中心的卡爾特濟(jì)貧院掉冶,一個破產(chǎn)的絲綢染色工真竖,發(fā)現(xiàn)了電可以傳導(dǎo)的特性,確定了絕緣體與導(dǎo)體的概念厌小。

斯蒂芬·格雷恢共,生于英國坎特伯雷的一個手工藝家庭。接受過一些基本的教育之后璧亚,就跟著父親當(dāng)染衣學(xué)徒讨韭,后來成為了一個非常成功的絲綢染色工。他對自然科學(xué)非常感興趣癣蟋,工作時絲綢因靜電產(chǎn)生的火花使他非常著迷透硝。


不幸的是,一次嚴(yán)重的事故結(jié)束了他的職業(yè)生涯疯搅,讓他一貧如洗濒生,晚年寄宿在卡爾特濟(jì)貧院。這個濟(jì)貧院過去400年一直收容年幼的孤兒和老年人幔欧,18世紀(jì)20年代罪治,這里成為了斯蒂芬格雷的家丽声,開始了他的新生活。

在濟(jì)貧院清凈的生活中觉义,格雷有充足的時間進(jìn)行自己的電學(xué)實驗恒序。

一次,他在眾多的觀眾注視下開始他的實驗表演谁撼。斯蒂芬格雷建造了一個大木架歧胁,在頂梁上懸掛了兩個秋千,繩子是絲綢做的厉碟,他還有一臺霍克斯比機(jī)用來產(chǎn)生靜電喊巍。他讓濟(jì)貧院的一個孤兒橫臥在兩個秋千之間,把一些金箔放在他前面箍鼓,然后他轉(zhuǎn)動霍克斯比機(jī)的手柄崭参,通過一根連桿使男孩帶電。這個實驗被稱為“飛翔的男孩”實驗款咖。

男孩手靠近金箔何暮,金箔躍上男孩的手指,又迅速彈開铐殃,有些觀眾甚至說看到了有小火花從男孩與金箔之間飛出去海洼。表演很精彩,也很成功富腊。

但是格雷是個具有探索精神的人坏逢,并不至沉溺于表象帶來的快樂,他認(rèn)為這還有其他意義赘被,電是可以移動的是整,從起電機(jī)傳到男孩的身體,再傳到男孩的雙手民假,但絲綢繩卻讓電停了下來浮入。

神秘的電流能通過某些物體,卻不能通過另一些物體羊异,于是事秀,格雷將物質(zhì)劃分為兩類,他把他們稱為絕緣體和導(dǎo)體球化,絕緣體將電荷保留在自身秽晚,不讓它通過,比如絲綢筒愚,毛發(fā)赴蝇,玻璃和樹脂,反之巢掺,導(dǎo)體允許電流流過句伶,比如那個男孩和金屬劲蜻。

他進(jìn)一步用其它材料放在玻管和象牙球之間做試驗,用鐵考余,銅線先嬉,銅幣,錫楚堤,銀等金屬試疫蔓;知道,它們是傳電的身冬,是導(dǎo)體衅胀。然后試非金屬,如石頭酥筝,以及一些綠的青菜等滚躯,它們是不傳電的,是絕緣體嘿歌。

這種劃分很重要掸掏,一直延續(xù)到今天。

后來宙帝,格雷用不同長度的銅導(dǎo)線放在玻璃和象牙球之間做實驗丧凤,驗證電到底能夠傳導(dǎo)多遠(yuǎn)的距離。他當(dāng)時只有800尺長的銅線茄唐,任然可以看到電能夠傳遞的現(xiàn)象息裸。就這樣他發(fā)現(xiàn)了電能傳導(dǎo)的現(xiàn)象。

格雷將后半生都奉獻(xiàn)給電的研究事業(yè)沪编。


18世紀(jì)30年代,格雷的實驗震驚了所有觀眾年扩,但他有一個令人沮喪的缺點蚁廓,盡管格雷試了很多次,但不能長期儲存他發(fā)的電厨幻,電從起電機(jī)傳導(dǎo)到男孩身上后很快就消失了人們是怎么發(fā)現(xiàn)如何儲存電的相嵌,這不是發(fā)生在英國,而是在海峽對岸的歐洲大陸况脆。

未完待續(xù)...


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