一根羽毛是如何改变电的历史

Posted 2022-12-26 卓晴

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了一根羽毛是如何改变电的历史相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

01 导电与感应电

一、前言

一根羽毛是如何改变电的历史的？】】在Kathy 老师所讲述的这个故事里包含有阶层嫉妒、】】电之父、带电的热水壶、活的小鸡仔以及飞行的小朋友。

二、格雷

电的历史真正开始于1729年，与一位名叫史蒂芬·格雷的人有关系。】】史蒂文·格雷出生在1666年，他在1729年已经年过六旬，垂垂老矣。】】他的老家是在英国的坎特伯雷，当地盛行天主教。】】家庭是从事布匹印染的底层手工业阶级。出生在这么一个家庭里的格雷却痴迷于科学探索，】】自己筹资进行各种主题的研究，从显微镜到望远镜，当时什么新奇就玩什么。】】当时在坎特伯雷还流传一段可怕的鬼故事，格雷还试图去捕获这传说中的鬼怪。

▲ 图1.1.1 史蒂文·格雷

通过对望远镜的研究，他与当时一位皇家天文学家名叫约翰·弗拉姆斯蒂德成为了好朋友。】】国王查理斯二世，对，就是那位拥有众多情人、淫荡不羁的国王，正是他在1675年设立了皇家天文官这个职位，】】专门来精确研究天空星辰的规律，从而为海洋航行提供导航。

但不幸的是，格雷和弗莱姆斯蒂德遇到了麻烦。】】针对星座图的制作，弗莱姆斯蒂德与当时皇家学会的主席、牛逼哄哄的艾萨克·牛顿发生了争执，】】为此小心眼的牛顿背后给弗拉姆斯蒂德下了绊子。】】这个事情还牵扯到所有与弗拉姆斯蒂德有关系的人。你想想，格雷能好的了吗？

▲ 图1.1.2 约翰·弗拉姆斯蒂德

三、转机

给布匹染色的工作既危险又繁重，史蒂芬·格雷满脑子都是想研究科学。】】但由于牛顿从中作梗，他无法发表自己的研究工作，也无法获得皇家的资助。】】到了1713年，他的经济状态有所改变。】】那一年牛顿的一位可怜的助手，备受盘剥的弗朗西斯·毫克斯比不幸去世了。】】为此牛顿只好重新聘用一位助手帮助他完成每周一次的科学演示表演。】】这次是一位来自法国的小伙子，名字叫做约翰·戴莎业，成为了牛顿的助手。

▲ 图1.1.3 牛顿的助手弗朗西斯·霍克斯比

戴莎业比较精明，在臭脾气牛顿以及他的对手之间左右逢源、辗转腾挪，其中就涉及到格雷以及弗莱姆斯蒂德两人。】】后来，在1719年，格雷都54岁了，戴莎业与弗莱姆斯蒂德帮助格雷在卡尔特修道院谋到了一个职位。】】卡尔特修道院原本是为穷苦的士兵退休养老用的，】】但格雷从未当过兵，但他说自己的研究天文学实际上就是帮助政府海军更好的导航，】】从这个意义上来说，他应该是一位没有穿军装的士兵。】】从这里可以看出格雷的脑子还真的是非常灵光的。

▲ 图1.1.4 约翰·西奥菲勒斯·戴莎业

四、导电

不管怎样，接下来的十年中，卡尔特修道院里风平浪静。】】到了1729年五月一日，格雷使用羽毛做出了一个令人惊讶的发现。】】格雷摆弄一个玻璃管，一端有一个软木塞可以避免灰尘进入玻璃管。】】格雷琢磨软木塞如何影响到玻璃棒的能力。他于是通过摩擦使得玻璃棒起电，然后观察羽毛在玻璃棒的不同位置静电作用的效果有什么不同。】】他将羽毛放在玻璃管的中心或者底部分别测试。他惊讶的发现放在玻璃管底部的羽毛居然可以吸附在软木塞上。】】请注意，在这个过程中他并没有对软木塞进行摩擦，那么软木塞为何能够吸引羽毛呢？

▲ 图1.1.5 玻璃棒与象牙球

由此格雷发现了电的传播，在此之前没人知道电可以移动。】】格雷很快扩大研究的范围，他想知道电究竟可以移动多长的距离。】】他在软木塞上固定一个木棒，在木棒的另一端安放一个象牙球。他发现可以通过摩擦玻璃棒使得象牙球起电，即使在这个过程中他没有触碰象牙球。

格雷于是使用了更粗的捆扎线来替代木棒，连接玻璃棒与象牙球。这次也可以实现相同的效果。他将包装线称为静电交流线，效果不错。】】然而如果粗线触碰地面，实验现象就会消失。

这一次他爬上卡尔特修道院最高的塔楼，往下释放了一个很长的捆扎线，线的长度有34英尺长，】】通过这么长的线格雷成功的让连接的象牙小球带上电。

▲ 图1.1.6 卡尔特修道院塔楼上的实验

五、维乐

于是他有寻找更高的建筑物。对于格雷以及整个科学界来说幸运的是，格雷还有另外一位非常富裕的朋友，名叫格兰维尔·维乐。】】维乐也是一位业余科学爱好者，是弗莱姆斯蒂德的一位远房亲戚。】】他听说了格雷的实验，于是非常高兴将自己的房屋让出来供格雷进行实验。

▲ 图1.1.7 丝线悬挂捆扎线传递静电实验

维乐认为可以通过使用丝线悬挂捆扎线可以获得更长的静电传播距离，】】格雷也认为这是一个很好的主意，毕竟丝线比捆扎线要细得多，这样可以避免捆扎线上的电的流失。】】他们手搓了更长的粗线，使用细丝线将它们悬挂起来避免触碰地面，】】这条长长的粗线穿过了维乐家里的走廊和客厅，一端连接到玻璃管，另外一端连接象牙球。】】他们在玻璃管上摩擦起电，765英尺距离外的象牙球可以吸引羽毛。

捆扎线又粗又长，悬于细细的丝线上，丝线会时不时的崩断，这一切都让维乐和格雷抓狂。】】于是他们决定使用细的金属丝来替代细丝线，虽然悬挂效果改进了，但静电传递效果却消失了。】】因此他们发现防止静电流失不仅与丝线的粗细有关系，而且还与材料有关。

▲ 图1.1.8 静电感应传递

六、导体与绝缘体

他们于是将材料分成两类，一类可以让电容易流动，称为导体；】】另一类则会阻碍电的流动，称为绝缘体。】】在1729年8月5日，格雷惊讶的发现即使玻璃棒不触碰粗线，仅仅是靠近它就可以完成电的传递。】】基于这个原因他们将这种电传递现象称为感应，即不接触完成充电。当然格雷自然成为电感应发现的第一人。

格雷和维乐在接下来近三年的时间里对他们所能得到的所有材料测试导电特性，】】包括雨伞、热水壶、大的桌布以及地图。】】格雷记录了维乐甚至将一只大的活鸡的脚悬挂在玻璃管上，发现鸡胸脯上也能够充上大量的电荷。】】他们高兴的发现所有的物体都可以被分成导体和绝缘体两类。

在1730年8月8日，格雷脑子发热，眼睛不再盯着小鸡，而是开始瞄准小孩了。】】那一天，他使用丝线将一个八九岁的小男孩悬挂在木制框架上。】】格雷将充电的玻璃棒靠近男孩的脚丫子，发现羽毛或者绒线会被男孩的头或者手吸引。】】这种展示导通特性的方法神奇而又有创意，在接下来的几年中这种演示成为流行的客厅戏法表演。