早在古希腊时代,人们就发现用木块摩擦过的琥珀会吸引小物体,这是对摩擦起电现象最早的记录。中国古代亦有类似对摩擦起电和静电现象的记载,例如人们发现,梳头、脱衣服的时候,梳子和衣服会发出劈啪的响声。
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直到17、18世纪,电学的研究才真正发展起来。英国物理学家吉伯发现,琥珀和很多物质摩擦后都可以吸引轻小的物体,但是,这种吸引力与磁力有着本质的区别:磁石可以被用作指南针指引方向,琥珀却不可以。于是他认定琥珀具有一种尚未被发现的特殊性质,并将希腊文的琥珀作为词根,引入了“电”、“起电物体”等术语。后来居里用干燥的的手掌摩擦转动的硫磺球,使硫磺球带上静电,从而制成了第一台摩擦起电机。从此,人们对电现象的研究逐渐拉开帷幕。
令人困扰的是,当时为了研究电,每次都要找各种东西来摩擦,非常费事。尽管人们不久就认识到了金属可导电,而丝绸(绝缘体)不导电,但却苦于无法保存电。电就像神秘来客,摩擦后匆匆而来,尔后又匆匆凭空消失掉。1745年,荷兰莱顿大学的莫森布鲁克在一次电学实验中,不小心将一枚带电的钉子掉进了玻璃瓶,当时他并没有在意,以为钉子上的电肯定会在空气中消失的。等他准备下一步实验时,想把钉子取出来用,却意外地被电击了一下,手上感觉麻麻的,这正是接触带电物体的感觉!他马上意识到,钉子可能在玻璃瓶中还带电,随后反复的实验验证了他这一判断。于是,一种储存电的装置就此诞生了:将金属物品置于玻璃瓶中就可以保存电。莫森布鲁克用学校的名字将其命名为“莱顿瓶”。
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由4个莱顿瓶制成的电池Ⓞ
莱顿瓶的发明极大地促进了电学研究的发展,因为人们从此可以自如地掌控电的来和去,也可以研究各种电现象之间的区别和联系。为了演示电的神秘力量,科学家开展了许多公众演示实验。其中比较震撼的一次是诺莱特在巴黎某教堂前的一次演示:他让700名修道士手牵手组成一排270多米的队伍,排头的用手握住莱顿瓶,排尾的则握住瓶的引线,在莱顿瓶释放电的一瞬间,700名修道士几乎同时被电刺痛双手而跳了起来,在场观看的皇室成员和公众无不目瞪口呆。
电的魅力促使人们对其逐渐深入研究并寻找其本质,由此发展起来的电磁学引发了电气时代革命,至今仍为人类生活造福。而对带电微粒的研究促使了原子结构的发现和近代粒子物理学的进展,诞生了量子力学,让人类对微观世界的认识取得了空前的进步!
诺莱特的电学实验Ⓢ