4、杜菲发现电有两种
杜菲(1698~1739),法国皇家花园管家,早年从事化学研究。
1732年开始电学研究,1733年发现绝缘起来的金属通过摩擦可以起电。因此,他得出所有物体都可以摩擦起电的结论。他认为把物体分为“电的”和“非电的”并没有事实依据。
1629年,意大利学者卡比奥(1586—1650年),发现摩擦起电的琥珀吸引小物体到它上面后,又把小物体排斥开去。后来的许多学者研究这一现象,提出各种假设来解释它。直到100多年后才被杜菲解决。
杜菲在吉尔伯特研究的基础上,对验电器做了改进,用金箔代替金属指针,并用它对摩擦带电的玻璃棒和琥珀做验证,发现两者带的电是不同的。他由此指出:存在两种性质不同的电,并称之为“玻璃电”(即现今所讲的正电)和“琥珀电”(即现今讲的负电)。互相排斥的物体具有相同电性;互相吸引的物体具有不同电性。不带电的物体可以从带电的物体获得电,两者所带的电是相同的。
为解释两种电,杜菲提出了二元电流体理论,当他们结合在一起时,彼此中和。
5.马森布罗克发明莱顿瓶
马森布罗克(1692—1761),荷兰莱顿大学物理教授。
1745年,马森布罗克发明了收集电荷的莱顿瓶。
电击试验:为贮存电荷,马森布罗克将起电机和一悬挂的枪管相连,再永一跟铜线从枪管引出,铜丝的一端插入盛水的玻璃瓶内,起电机起电后,当用手和枪管接触时,被强力电击。他意识到:把带电体放在玻璃瓶内是可以把电保存下来的,只是当时他搞不清楚是靠瓶子还是靠瓶里的水来起保存点的作用的。
法国的诺莱特对用水“贮存”电很感兴趣,经反复试验终于明白:是干燥的玻璃瓶把静电“贮存”起来的。
马森布罗克和诺莱顿对莱顿瓶进行改进后,于1749年4月的一天,诺莱顿在法国的一教堂前的广场进行了一次科学表演。他邀请了路易十五的皇室成员观看莱顿瓶表演。他让七百名修道士手拉手排成一环形,队伍全长约900英尺(约275米),诺莱特让排头的人手握莱顿瓶,一瞬间,七百名修道士因受电击几乎同时跳起,使观众目瞪口呆,受到震惊。
诺莱特以令人信服的证据向世人展示了电的巨大威力。
莱顿瓶的发明是静电学研究史上一个标志性进展,使得以往只有摩擦才能产生的电可以贮存起来,第一次有办法得到很多电荷,并对其性质进行研究。莱顿瓶称为世界上最早贮存电的容器。因为最早是在莱顿大学发明的,故叫莱顿瓶。
6.富兰克林统一“天电”和“地电”
富兰克林(1706—1790),美国政治家、科学家、社会活动家。
1746年,富兰克林得到一个英国物理学家柯林森邮寄给他的莱顿瓶,由此开始了他的电学研究。
1747年,富兰克林提出:在正常条件下,电是以一定量存在于所有物质中的一种元素;电跟流体一样,摩擦的作用可以使它从一物体转移到另一物体,但不能创造;任何孤立物体的总电量是不变的,从而得到电荷守恒定律。
他发现两个不同性质电荷的带电体,相互接触后可以呈现中性。根据这种相消性和数学上的正负数的概念,把两种不同性质的的电荷分别称为“正电”和“负电”,并用“+”和“-”表示正负电荷。他所用的正、负、电的术语,至今仍被采用。
他还观察到导体的尖端更易于放电。
1752年的风筝实验——统一了“天电”和“地电”
1752年7月的一个雷雨天的上午,他将一只风筝放到空中,风筝下安一铁丝,铁丝下栓一麻绳,麻绳的下端栓丝线,丝线连接处栓一铜钥匙。他把从云端“吸取”的电荷收集到莱顿瓶中,进行其他试验。
现象:他观察到,麻绳与丝线的小纤维都竖立起来,跟摩擦产生的电的效果一样;他用手靠近钥匙时出现火花;他使莱顿瓶充电再放电,产生的效果都与摩擦电完全相同。
这一工作,揭开了雷电的奥秘,即雷电就是一种放电现象,统一了“天电”和“地电”,使人类对电的认识前进了一大步。
风险:1753年,俄国学者赫曼在做大气电实验时不幸被雷击中身亡。