五千年(敝帚自珍)

主题:【原创】电的故事 -- 温暖的夜

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家园 【原创】电的故事

老植物学家沉迷于植物学的一个小分支,乐此不疲,终于有所成就。演讲时,满怀深情道:“我不知道人类的认识可以达到什么程度,我们一直在探索,试图解释。虽然是无边无界,但这张拼图被我们拼得越来越大。”

人类从来不创造客观规律,科学只是解释现象和利用规律。在探索的过程中,有为科学献出一生的,也有意外死于科学事故的,但是千百年来,科学研究从未停止过。

在我们的生活中,每天和电朝夕相处。在这之前,当人类刚开始发现和使用电时,涌现出了许多优秀的科学家,发生过许多有趣的事,感人的事。转述这些,可以重温那些激动人心的故事,我们每个人几乎都是站上巨人的肩膀上生活。

不知道有没有人感兴趣,满5朵花就续。:)


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家园 献花,你要续喔

支持支持,一定要续喔。

家园 啊哈,花个,马上就满20了,

希望能重温那些激动人心的故事。

家园 都16朵花了,怎么还不见续集??

楼主啊,做银腰猴稻……

家园 序——电的发现

注:由于是重温历史,所以假设我们现在并不知道任何关于电的东东。

公元前600年,希腊七侠之一的泰勒斯在家玩弄一块珍贵的琥珀,恋物癖发作,不断反复用自己的长袍去摩擦琥珀,让它看起来更光亮,最后把它放在桌上,突然,泰勒斯发现桌上的一片羽毛向琥珀飘去。泰利斯拿开羽毛,一松手,羽毛依然被琥珀吸住了。泰兄不知道为什么琥珀可以吸引小物体,但是他还是把这个现象记录下来。

《吴书》曰:虞翻年十二,客诣翻兄,不遇之,乃与客书曰:“虎魄不受腐芥,慈石不受曲针。”这句虎魄不受腐芥很值得玩味。虎魄不受腐芥,那么虎魄必然有“受”的东西,那么倒底是“受”什么,也就可想而知了。

古人在很早便发现静电现象,可是却未总结出静电。一直到16世纪末,才有人对静电现象进行了深入研究。并且提出了英语中“电”感念,electricity,这个词来源于古希腊字“ηλεκτρου”,它本来的意思是“琥珀”。

这位“电学之父”较少出现在物理课本上,以至于当和别人谈起吉尔伯特这个名字时,通常对方的反应是他进了几个球。他用琥珀、金刚石、蓝宝石、硫磺、明矾等做样品,作了一系列实验,发现经过摩擦,它们都可以具有吸引轻小物体的性质。当时已经有了磁的概念,吉尔伯特指出,琥珀现象与磁现象有本质区别的另一类现象,他第一个称电吸引的原因为电力。为啥不同呢?经过实验,带电体被加热或放在潮湿的空气中,它的吸引能力就消失了,这显然和磁体不同。

吉尔伯特还发明了第一只试验用的验电器。原理很简单,他用一根极细的金属棒,中心支承在支座上,使棒可以自由转动。当摩擦后的带电物体靠近金属棒时,金属棒会被吸引而向带电体转过来。由此可以探测物体是否带电。

吉尔伯特首次证实电是可以人为产生的,自从他去去世以后的半个世纪,电学的发展缓慢。

直到1660年,继吉尔伯特之后,马德堡市长格里克继续做起摩擦起电实验。这位一般人都比较脸熟,因为他强迫很多马去拉开一个抽空空气的球,还以此为乐。做静电实验时,他把小硫磺球放在木盘中滚动,由于摩擦而使硫磺球带电,当其他东西与硫磺球接触的瞬间,便会产生电火花。1672年,他又做了改进,把更大的硫磺球装在一个轴上,用架子架起来,摇把使硫磺球旋转,用手或布接触球体,就能摩擦起电,产生比以往大得多的电荷.这在当时可算得上是一台比较完善的摩擦起电机了。

这时,一些科学巨匠,例如牛顿和波义耳等都先后注意到静电现象,可是未做出深入研究。对静电研究起决定性作用的是两位小人物。

英国人格雷是一位染匠,晚年在英国卡尔特修道院靠养老金生活。但他不因此而虚度光阴,在修道院里做起了静电实验(格雷:哥玩的不是静电,是寂寞)。1729年,格雷在实验中发现,插在带电玻璃管端部的软木塞也能够像玻璃管那样吸引羽毛,这位老人敏感地意识到木塞不是靠摩擦而是靠传导带电的,这可是一个了不起的发现。格雷通过实验发现,金属丝、湿绳子等能传导电,而蚕丝等不能传导电。1733年,格雷正式发表了他的研究成果。

杜菲是法国皇家花园的管家,他在格雷的基础上继续进行研究。发现玻璃带电和琥珀带电是不同的,他总结出”同性相斥,异性相吸“的规律,并改进了尔伯特的验电器作了改进,制成了金箔验电器。当通电时,金箔会打开。

值得一提的是,杜菲开创了用电“自虐”的先河,他曾用自己的身体作带电实验。他让别人用丝绳把自己吊起来,当他身体带上电而别人靠近时,他感觉到针刺般的电击。之后在电学发展史上,出现了用电容自虐的莱顿热等潮流,这不得不说明人们对新鲜事物的探索和好奇,至少现在没有哪个傻瓜会没事想电自己一下。

至此,人类发现了静电现象,并知道了异性相吸,存在导体等规律。此时还没有任何理论基础出现,围绕这些现象,背后的思考开始展开,电学也开始发展了。

通宝推:一无所之,
家园 花一朵,支持继续

笔风还挺幽默的。

家园 21朵了,够写4篇了,嘎嘎
家园 鲜花一朵,期待继续……
家园 下集在哪?
家园 【原创】续1,第一代闪电侠富兰克林

在序中,被伽利略称做伟大到令人嫉妒的吉尔伯特(William Gilbert,1540年-1605年)发明了起电机并提出了电的概念。而英国人格雷和法国人杜菲发现了导体和存在不同种类的电荷,对于进行真正的电实验还有许多难题要解决。其中最先解决的是电的存储问题。

由于起电机只能产生瞬间的电流,于是许多人对如何储存电荷产生了极大的兴趣。

1745年普鲁士的一位副主教克莱斯特(Ewald Georg von Kleist,1700-1748)在实验中利用导线将起电机发出的电引向装有铁钉的玻璃瓶。当他用手触及铁钉时,受到猛烈的一击,由此发现了放电现象。

1746年,荷兰莱顿大学的物理学教授马森布罗克(Pieter von Musschen,1692~1761)总结出了把带电体放在玻璃瓶内可以把电保存下来。他和他的律师朋友先后被带电的玻璃瓶电击,他写信给巴黎学会说,这是一个可怕的实验,我提醒你们千万别去尝试,不过为了法兰西帝国,还是再试一次吧。

这种可以保存电的莱顿瓶在当时引起极大的轰动,人们用莱顿瓶进行了大规模的实验。有用来电杀老鼠的,有用来点酒精和火药。其中规模最壮观的一次示范表演是法国人诺莱特在巴黎圣母院前作的。诺莱特邀请了法王路易十五的皇室成员临场观看表演。他调来了七百个修道士,让他们手拉手排成一行,全长达900英尺,约275米,队伍十分壮观。让排头的修道士用手拿住莱顿瓶,排尾的修道士手握莱顿瓶的引线,接着让莱顿瓶起电,结果七百个修道士因受电击几乎同时跳了起来,在场的人无不为之目瞪口呆。

在18世纪中叶,欧洲正在就莱顿瓶的用途和为什么能存储点产生激烈的辩论,这股风潮同样吹到北美。一位英国学者向富兰克林邮寄了一只莱顿瓶。是的,就是那个benjamin.Franklin,拥有传奇的一生,因为他的卓越贡献,美国人曾通过全民表决奖励了他100美元。自从获得了莱顿瓶,富兰克林立即沉迷了。富兰克林创造出了电蜘蛛(黑色蜘蛛,处于电场中会转圈跳起来),电鱼(水平举着,当你松手时它会快速飘向导体,就像在游),魔画(画中的英国国王戴着王冠,试图拿走皇冠的人都会受到重重的电击)等消遣之物,但他并未发现电的其他用途。他写信给他在英国的朋友道:“就算电的发现没有其他用途,他也起码可以让自负的人变得自卑。”富兰克林和大多数人一样,相信没有不同类型的电,只有带有正负极的电流。他懊恼的是,没有创造出任何证明电对人类有用的东西。

富兰克林在河边举行了一个盛大的宴会。“有只倒霉的火鸡将被电死,然后电烤叉将会用来做我们的晚餐,火是用电瓶点燃的,所有来自欧洲的著名电学家们,都举起从起电器里放出来的带电美酒。”富兰克林如是说。结果是倒霉的富兰克林在电火鸡的时候自己晕倒了,电全方位,从头到尾,贯穿了他,使他麻木,一直到第二天清晨才恢复。

1952年,富兰克林进行了著名的引雷实验。将用十字架和丝带做成的风筝在雷雨天放飞,一开始,并未出现他所期待的闪电。正当他感到失望时,雷声轰隆,松弛的麻绳不断向上紧绷,被电击过的富兰克林小心翼翼去触碰麻绳的末端,结果看到清晰的电火花。幸运的富兰克林逃过一劫,因为闪电并未直接击中他的风筝。而另一位喝伏特加的朋友就没有这么幸运了,根据富兰克林在书中的记载,住在圣彼得堡的瑞典科学家Georg Richman重复了一个实验,不幸的是,他受到电击,当场死亡。

大难不死的富兰克林名声鹊起,很快成为欧洲名人,被人们称为18世纪的普罗米修斯。早有欧洲学者偶然发现莱顿放电的声音有点类似闪电声,富兰克林的实验证明闪电只是云层放电的电火花而已,只是比较激烈。富兰克林提出假说:电是一种在平常条件下以一定比例存在于一切物质中的要素。他还发现,电可以从一个物体转移到另一个物体,在任一绝缘体中,总电量是不发生变化的。这一结论就是近代电学中所谓的电荷守恒定律。他还第一次用数学上的正负概念来说明两种电荷的性质,说明了电的来源和在物质中存在的情况,说明了一些电介质的特性。

富兰克林根据雷电的性质发明了避雷针,只是当时被雷击还被视为是上天的惩罚,直后来,在装有避雷针的建筑完好无损,而周围的建筑被毁灭,科学才战胜了愚昧。

benjamin.Franklin,一位宣扬诚实和节欲的清教主义者,在政治,哲学等领域有不错的成就,居然还能在电学上占有如此重要的地位。“诚实和勤勉,应该成为你永久的伴侣。”,富兰克林给人类留下了许多科学财富的同时,他的自传也给后人留下了精神财富。出身平民的富兰克林,在工作繁忙的同时,利用个人努力,造就了一个传奇。

家园 好像富兰克林风筝实验不过是个传说

看到一期《探索与发现》中验证这个实验,发现如果真有此实验,实验者必死无疑。富兰克林很可能是自己想出了这个主意但没做。而那个老瑞人老实,上了老富的当枉送了性命。不过还是花你。

家园 好啊,请继续!
家园 现在许多人认为富兰克林只是设想,他真没做这个实验

他要是做了,世界上第一个死于风筝导电实验的就是他。还得说俄国科学家实诚哪,为了科学把自己的命献掉了。

怀疑者最为有力的说法,集中在2003年图克尔出版的《命运的闪电》一书中。他注意到,富兰克林本人从未正式地说过,他当真做了这个实验,只是在几个月后的《宾夕法尼亚学报》上简短地提及了一下实验的设计而已。按照他对于风筝的描述(正方形的),人们复制了他的实验,结果这些风筝根本就飞不起来。这倒不是最重要的,大不了我们把它改成能飞起来的形状,关键是,富兰克林真的有那么愚蠢,去做这样一个绝对会致命的实验吗?

不乏有好事之徒复制过风筝实验,他们把电压上升到48万伏,然后用一个富兰克林假人去触碰金属钥匙。结果电火花自然是产生了,但假人的心脏记录到了可以令他死100次的电击。如果是真的闪电的话,那电压还要高得多——富兰克林绝对不可能把手指伸过去以后还能活着缩回来。

在此基础上,图克尔做出了一个相当惊人的推论:富兰克林的风筝实验是一个大骗局。在此之前,富兰克林给英国皇家学会寄了不少关于电的实验,但英国人对于“粗俗的美国佬”根本就不予理会,法国人和俄罗斯人倒真的认真地重复了(当然没用手指去碰,不过俄罗斯的李赫曼还是给一个球形闪电给炸死了)。这样一来,富兰克林反而声名大噪,他也就顺水推舟地默认自己真的有过实验了。从富兰克林的性格来看,他是不反对自我吹嘘或者添油加醋一番的。

家园 问题是您打算怎么收尾? 电子计算机还是超导体

老鼠拖油瓶,大头在后头呢.

而且是一个油瓶后头又带两个油瓶,每个后头又带两个...

家园 小爱在十几篇之后出现,然后就结束

不打算讲模数电和信号处理,关于后面电磁学的东西也不太懂。到麦克斯韦假设以太理论就结束了,然后转到应用。

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