富兰克林为什么做风筝实验(精讲展品富兰克林风筝试验)(1)

电是什么呢?有人说生活用电,有人说闪电,而我们国家是文明古国,中华文化一脉传承。比如早期神话中就有风、雨、雷、电四大神仙。但在我国最早发现的电现象,在当时肯定不叫做电,比如在公元前20年的西汉末年就有记载玳瑁这样一种物品,玳瑁本意是一种龟,龟在古代文化中就是长寿、吉祥的象征。所以古人就把玳瑁的壳用来做一些首饰,也同样称作玳瑁。但是人们发现这些首饰不光美丽,它经过摩擦之后就会吸引一些小东西,比如小纸屑等等。这是因为什么呢?你们知道吗?没错,就是因为摩擦起电,但是在当时人们只是发现了这种现象,并不知道这是与电有关的电现象。而且电现象和磁现象几乎是同时被发现的,因为自然环境中天然就存在一种磁石,不用摩擦就可以吸铁。虽然这两种现象是几乎同时被发现的,但是人们却也意识到了这两种现象应该是不同的,因为一个需要摩擦,另一个不需要摩擦。

而在西方文化当中,最早也发现过类似的现象,古希腊的泰勒斯就发现磁石可以吸铁,琥珀经过摩擦之后也可以吸引小纸屑等等。直到16世纪,英国的一位医生兼物理学家,他开始对电磁现象进行了系统的研究,这个人就是吉尔伯特。而这就是近代电磁学的开端。磁现象相对来说容易研究,吉尔伯特在当时还做了一个球状的磁石,然后用罗盘放在不同的位置观察指针的变化。他在1600年出版了一本书《论磁石》,这就是物理学史上第一部系统阐述磁学的著作。

相比较而言,电现象就不是那么容易研究。首先,当时研究的都是静电,也就是通过摩擦琥珀来吸引小纸屑等等的这些静电现象。在吉尔伯特那个时代,人们还不知道闪电和琥珀引起的电是一种东西。那么,是谁证明了它们是同一种东西呢?就是我们面前的这件展品,富兰克林风筝试验。

富兰克林有着许多称号,他是美国的政治家、发明家、科学家等等,那富兰克林为什么要做这个非常危险的,甚至可能丢掉性命的实验呢?吉尔伯特研究电现象为什么没有进行下去呢?就是因为人们知道摩擦过的琥珀能够带电,但是这个电,过一会儿就没有了。因此,吉尔伯特还做出了历史上第一个验电器,用一个瓶子,它的样子接近于锥形瓶的形状,中间插一个金属棒,下面放两块金属箔片,当有物体碰到这个金属棒时,如果物体带电,根据同性相斥原理,两块金属箔片就会分开,分开的越大说明物体带的电就越多。在这期间还有人发明了摩擦起电器,这也说明人们已经可以通过摩擦来制造静电了,但是偏偏不能做到把电储存起来进行研究,人们就想如果有什么办法能把电储存起来研究就好了。于是,经过物理学家们的不懈努力,终于诞生了第一个存储电的装置,叫做莱顿瓶。“莱顿瓶”的名字并不是因为有一个叫莱顿的人所命名的,而是因为它诞生在荷兰的莱顿,比较公认的说法是荷兰莱顿大学的教授穆森布洛克在1746年发明的,莱顿瓶就是最早的电容器,也就是容纳电的装置。它的外观就是一个瓶子,里面铺一层锡纸,外面包一层锡纸,彼此绝缘不能相连,从瓶口伸进去一个金属链和内部的锡纸相连,然后再用摩擦起电器把产生的静电荷转移到内部的锡纸上,这样电荷就被存储起来了;而如果想要放电只要再拿一根导线把瓶口的金属棒和外部的锡纸相连,这样电流就产生了。当时的人们只知道莱顿瓶的作用,却不知道是原因是什么,而富兰克林作为发明家,也经常做一些发明,他的发明至今都很流行,比如原来人们都是用一个圆镜片来看东西,而富兰克林发明了世界上第一个双目眼镜。所以当莱顿瓶出现之后,富兰克林也非常感兴趣,他猜想闪电和莱顿瓶释放的电,本质应该是相同的,因次他设计了一个实验,在理论基础上可以通过闪电给莱顿瓶充电。富兰克林的猜想遭到了许多人的嘲笑,但是其中还是有些人认真的进行了研究,他们就是法国的几位科学家在1752年实践了这个实验,结果证实闪电确实可以给莱顿瓶充电,所以说历史上第一个做风筝试验的人并不是富兰克林,但是最初的猜想来自于他,虽然有人证明了他的猜想,可是他本人并不满意,于是富兰克林决定亲自做一次风筝实验,在1752年6月15日,他带着21岁的儿子在费城的广场上亲自做了风筝实验。风筝线的末端是一段绝缘的丝带,上面是湿润的风筝线,还绑着一把钥匙,当有闪电经过的时候,富兰克林把手靠近了钥匙,结果出现了电火花,然后又用金属的导线把湿润的风筝线连接在莱顿瓶上,结果发现确实可以给莱顿瓶充电。终于,富兰克林的风筝实验也做成功了,也同样是因为实验的成功,我们知道了闪电和莱顿瓶的电确实是同一种东西,所以大家千万不要去尝试这个实验,因为这是非常非常危险的。

展品原理:

莱顿瓶就是最早的电容器。它的外观是一个瓶子,里面铺一层锡纸,外面包一层锡纸,彼此绝缘不能相连,从瓶口伸进去一个金属链和内部的锡纸相连,然后再用摩擦起电器把产生的静电荷转移到内部的锡纸上,这样电荷就被存储起来了;而如果想要放电只要再拿一根导线把瓶口的金属棒和外部的锡纸相连,这样电流就产生了。

富兰克林风筝试验里风筝线的末端是一段绝缘的丝带,上面是湿润的风筝线,还绑着一把钥匙,当有闪电经过的时候,富兰克林把手靠近钥匙,出现了电火花,然后又用金属的导线把湿润的风筝线连接在莱顿瓶上,结果发现确实可以给莱顿瓶充电。

展品延伸:

电是由于物体具有电荷产生的物理现象。富兰克林将电分为两种:正电和负电。他把用丝绸摩擦过的玻璃棒带的电叫做正电,用毛皮摩擦过的橡胶棒带的电叫做负电。而直到这个时候,人们对于电的认识才算是更加的全面和明确。

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