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雷电:自然放电现象的威力与本质

【摘要】:雷电本质威力巨大的自然放电现象我们都知道,下雨打雷的时候,一定不能站在高处,这是为了避免接触到雷电而发生危险。这位少年就是富兰克林,下面我们就来讲述一下他发现雷电本质的故事。富兰克林在家里做了大量实验,研究了两种电荷的性能,说明了电的来源和在物质中存在的现象。富兰克林经过反复思考,断定雷电和在实验室产生的电在本质上是一样的,也是一种放电现象。然而,在荣誉面前,富兰克林没有停止对电学的进一步研究。

雷电本质 威力巨大的自然放电现象

我们都知道,下雨打雷的时候,一定不能站在高处,这是为了避免接触到雷电而发生危险。但是在历史上,曾经有这样一位少年,为了去探寻雷电的真相,他在雷雨交加的时候依然把风筝高高地留在天空。这位少年就是富兰克林,下面我们就来讲述一下他发现雷电本质的故事。

本杰明· 富兰克林,他一生最真实的写照是他自己所说过的一句话:“诚实和勤勉,应该成为你永久的伴侣。”正因为此,他成为18世纪美国最伟大的科学家,著名的政治家和文学家。

雷电交加的码头

富兰克林一生只在学校读过两年书,但他的学习从未间断过。由于家境困难,他12岁时便到哥哥詹姆士经营的小印刷所当学徒,用从伙食费中省下来的钱买书。富兰克林经常将书店的书在晚间偷偷地借来,通宵达旦地阅读,第二天清晨归还。

雷电研究

1746年,富兰克林怀着兴奋的心情观看了一位英国学者在波士顿利用玻璃管和莱顿瓶表演的电学实验,他当即被电学这一刚刚兴起的科学强烈地吸引住了。从那时起,富兰克林对电学产生了浓厚的兴趣,并开始着手进行研究。富兰克林在家里做了大量实验,研究了两种电荷的性能,说明了电的来源和在物质中存在的现象。

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在一次试验中,富兰克林的妻子丽德不小心碰倒了莱顿瓶,一团电火闪过,丽德被击中倒地,面色惨白,足足在家躺了一个星期才恢复健康。然而,正是这一起意外事件,使思维敏捷的富兰克林联想到了空中的雷电。在当时,人们还不能正确地认识雷电到底是什么。人们普遍相信雷电是上帝发怒的说法。一些不信上帝的有识之士曾试图解释雷电的起因,但都未获成功,学术界比较流行的是认为雷电是“气体爆炸”的观点。富兰克林经过反复思考,断定雷电和在实验室产生的电在本质上是一样的,也是一种放电现象。于是,他写了一篇名叫“论天空闪电和我们的电气相同”的论文,并送给了英国皇家学会,但这一举动竟遭到了许多人的嘲笑,有人甚至嗤笑他是“想把上帝和雷电分家的狂人”。

安装在建筑上的避雷针

1752年6月,一天,阴云密布,电闪雷鸣,一场暴风雨就要来临了。富兰克林决心用事实来证明一切。于是,他和儿子威廉一道,带着上面装有一个金属杆的风筝来到一个空旷地带。强风托着风筝扶摇直上,转眼就飞入云霄。随着一阵电闪雷鸣,大雨倾盆而下。为了防止将电引到自己身上,富兰克林用一块干绸巾包住拉风筝线的手。父子俩焦急地等待着。此时,刚好一道闪电从风筝上掠过,富兰克林发现风筝线上的毛毛头全都竖了起来,他断定整个风筝带电了。当他用手靠近风筝上的铁丝时,立即掠过一种恐怖的麻木感。他抑制不住内心的激动,大声呼喊:“威廉,我被电击了!”随后,他又将风筝线上的电引入莱顿瓶中。回到家里以后,富兰克林用莱顿瓶带回的雷电进行了各种电学实验,证明了天上的雷电与人工摩擦产生的电具有完全相同的性质。由此,他关于雷电的设想,在自己的这次实验中得到了真切的证实。

风筝试验的成功使富兰克林在科学界的名声大振。英国皇家学会聘请他担任皇家学会的会员,并给他送来了金质奖章。然而,在荣誉面前,富兰克林没有停止对电学的进一步研究。面对雷电所带来的死亡威胁,富兰克林没有退缩,经过多次试验,他把几米长的铁杆,用绝缘材料固定在屋顶,杆上紧拴着一根粗导线,一直通到地里,从而制成了一根实用的避雷针。当雷电袭击房子的时候,它就沿着避雷针通过导线直达大地,房屋建筑完好无损。随后,避雷针相继传到英国、德国、法国,最后普及世界各地。富兰克林的探索和发现使人们相信了科学。

乐善好施的科学家

富兰克林是位精明能干的商人,同时又是极度严谨又慷慨的科学家。他在发明高效取暖炉后,拒绝申请专利,并且声称发明应该为公众利益服务。富兰克林的乐善好施出于他的集体天性和宗教信仰,善待人类是他认为最神圣的事情。他有许多发明,如静电发生器、漂亮的古玻璃琴等等,其中最重大的发明是避雷针,这是他广泛试验后的成果。富兰克林精心设计了避雷针的大小、地面设备的类型以及如何将其与建筑物连接,直到今天避雷针仍基本保持了他当年的设计。