书城科普读物宇宙到底有多重
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第32章 1831年制成的强电磁铁能吸起的铁的质量

我们的生活处处离不开电,每天都要用到电话、电视、电脑、游戏机、电灯、电冰箱、电扇、空调,甚至电炉、无轨电车、电气火车等,我们的日常用品很多是用电驱动的机械制造的。尽管我们常常与电打交道,但谁也没有亲眼见过电。这种看不见、摸不着的神奇的电,人类是怎么发现并学会驾驭它的呢?

古代时人们就注意到,在干燥季节用毛皮相互摩擦后毛发会竖立起来,还能吸引羽毛、纱线、小块绒球等物,但大家都不知道是什么原因。1600年,英国人吉尔伯特对此现象进行了研究,首次将这种性质称作“电”。

1733年,法国科学家迪费发现,将摩擦后带电的两根琥珀棒或两根玻璃棒悬挂起来,它们会互相排斥,但是一根带电的琥珀棒和一根带电的玻璃棒则会彼此吸引,如果使它们互相接触,二者都将失去电性。迪费认为,这表明电有两种,一种是“玻璃电”,另一种是“琥珀电”。

同一时期的美国人富兰克林也对电发生了浓厚的兴趣。他认为,当玻璃受到摩擦时,电就流入玻璃,使玻璃“带正电”;而当琥珀受到摩擦时,电就从琥珀流出,使琥珀“带负电”。他还进行了著名的风筝实验,揭示了天空电闪雷鸣其实是一种放电现象,并发明了避雷针。

18世纪下半叶,荷兰莱顿大学科学家米斯亨布鲁克在玻璃瓶的内外表面都贴上锡箔,电荷经由铜丝穿过瓶塞进入瓶内,保存在锡箔上,当人接触到带电的玻璃瓶时会受到强烈电击,还能产生电火花。人们将此称为“莱顿瓶”,它是最早的电容器。意大利物理学家伏打用盐水将许多铜片和锌片叠放在一起,可以产生连续的电流,人们称之为“伏打堆”,它是最早的电池。

有了这些能够产生和保存电的装置,科学家们开始对电现象进行深入研究。法国科学家库仑对电的引力和斥力作了测量,发现它们与距离的平方成反比。英国科学家戴维利用电解方法,从化合物中首次提取了钠、钾、镁、钙等金属。他的学生法拉第继续此类研究,得出了法拉第定律。此外,法国科学家安培、德国科学家欧姆等人也对基础电学做了大量贡献。为了纪念这些科学家,后来人们将电量、电流、电压、电阻、电容和电动势的单位用他们的名字命名。

1823年,英国人斯特金用裸铜线在一根U形铁棒上绕了18圈,制成第一个电磁铁。美国人亨利采用绝缘导线代替裸铜线,制成的强电磁铁能够吸起1吨的铁块。1845年,英国科学家惠斯通发明了采用电磁铁的发电机。此后,有关电的发明越来越多,人们终于学会如何使用电了。