富兰克林通过什么发明了避雷针

富兰克林通过什么发明了避雷针,第1张

42岁时,富兰克林已经在印刷业取得了巨大的成就,并进一步沉迷于电力实验。他想证明闪电和静电实际上是一样的。1749年在费城举行的各种实验已经证实,云层之间和云层与地面之间的闪电是电力;但他还是坚持要抓住“闪电”。他想从风暴中获得闪电,然后储存起来,这样科学家就可以在地面上进行普通的研究。所以他设计了一种实验性的云间充电方法:

在塔尖,安装了一个大容量的亭子和一个简单的发电站。电站里立着一根铁棒,伸出亭外,高约二三十尺,尖尖的。如果亭子能保持干燥,亭子里可以放一个人。当云层较低,有暴风雨的迹象时,云层中充满了丰富的电力和火花,铁棒可以吸取电力,供亭中的人使用。

富兰克林发现了一种极好的绝缘方法:蜡,铁环上的物质。他甚至设计了一条让工作人员离开隔离亭的路,所以富兰克林确实明白了游走闪电的危险,告诫人们一定要保护好自己。

1751年,隔离亭子的实验方法在伦敦发表。法国国王路易十五鼓励宫里的科学家完成实验,以此来证明富兰克林一直坚持的观点:闪电和地电是相似的!1952年5月10日,让·弗朗索瓦·达·阿里巴德(Jean Francois D'Alibard)在巴黎郊外18公里的马利花园(Marley Garden)的隔离台上竖起了一根40英尺高的金属杆,杆的顶端是尖的。暴风雨很快笼罩了这个地方。根据富兰克林的描述,一个人被小心翼翼地放在电线杆旁边,手里拿着一个绝缘铁环,不时划出闪电和火花。

结果富兰克林在实验中被誉为英雄:云得到了电,被储存在一个用玻璃和金属制成的大瓶子里(叫做莱顿瓶),然后在各种实验中作为万能电使用,再次证实了富兰克林的天才!

1952年夏天,富兰克林不知道他的实验在欧洲取得了巨大的胜利。他试图在费城基督教堂高耸的尖塔上竖起一根金属杆。他认为为了引出雷电,金属杆必须升到相当的高度,但教堂尖塔的结构太低了。富兰克林突然想到一个主意,就是一个带铁条的风筝。

富兰克林用两根木棍做成的十字架撑起了一大块绸缎布,这就是富兰克林传说中的神仙风筝!风筝的上端系着一根细铁丝,铁丝的末端系着一把金属钥匙。富兰克林控制风筝,绑上秘密绝缘体——绸缎丝带;当暴风雨即将来临的时候,实验者和他的儿子走进了一片空开阔空的土地,搭起了临时的雨棚。风筝上升了相当一段时间后,一片雷雨云逐渐靠近。以下是普里斯利的叙述:

这种云看起来像闪电的迹象,但它没有任何运动;但是就在他们开始对他们的发明感到气馁的时候,他注意到几条细线在云层中闪烁,然后出现了直立的迹象,就像被命令一样,一个接一个!被这一幕惊呆了,他赶紧伸出手,对准了网上风筝的钥匙。这个创举终于完成了,富兰克林终于得到了真正的闪电。

富兰克林继续吸收天上的火花,保存在莱顿瓶里,但这里有一点必须强调:闪电没有击中风筝。事实上,这不是富兰克林的本意。富兰克林本来是想用电线在云层之间导电,有了足够的电,就伸手让电子通过身体到地下去。幸运的是,富兰克林逃脱了。如果闪电真的击中了风筝,他可能无法签署独立宣言,也无法撰写理查德的年鉴。

富兰克林关于上述实验的报告发表在1752年10月19日的《宾夕法尼亚杂志》上。在同一篇文章中,他提到了一篇《如何保护你的住所免受雷击》的文章,这篇文章后来发表在1753年的《理查德年鉴》上。富兰克林相信避雷针的功效,他在1751年开始推荐它。实验的成功后来使他对避雷针更有信心:他确信

这种针的作用不仅是诱发闪电,而且是防患于未然。这种针可以不断汲取天空中的闪电量空,在其强度强到足以形成闪电之前,它会将导电性引入地面。正如富兰克林所描述的那样:“当云中的电积累释放出来时,闪电之火就会悄悄地熄灭,进入隐身状态。”

这个隔离亭和风筝实验的意义不仅是电子史上的创举,对美国历史也非常重要。这次实验发明的避雷针,在以后挽救了无数的生命。

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