电是谁第一个发现的

查重名2022-07-11  15

2500多年前,古希腊一个叫塞利斯的人发现,用皮毛摩擦琥珀(一种天然宝石),这种摩擦过的琥珀可以吸引一些绒毛、稻草之类的又轻又小的东西。当时的人无法解释这种现象,只好说:琥珀里有一种特殊的神力。他们称这种特殊的力量为“电”。这个词是从希腊语“琥珀”演变而来的。

公元1600年,英国医生吉尔伯特(1544 ~ 1603)发现,擦法不仅可以使琥珀对轻小物体产生吸引力,还可以使玻璃棒、硫磺、瓷器、松香等许多其他物体对轻小物体产生吸引力。他把这种吸引力称为“电”。

吉尔伯特是当时伊丽莎白一世女王的内科医生,是一位具有代表性的科学家。

他接受了医学教育,然后定居伦敦,并于1573年开始当医生,治疗病人。由于医术高超,1601年被召入宫,成为伊丽莎白一世女王的保健医生。女王去世后,他被任命为国王詹姆斯一世的医生。在他行医期间,他继续从事物理学研究。经过多年的实验,他发现了“电”和“电吸引”等许多现象,并首次使用了“电”和“电吸引”等专门术语,所以很多人称他为电学研究之父。

他的主要著作《论磁铁、磁铁和地球磁铁》全面论述了所有关于磁铁和电吸引的研究工作。

在吉尔伯特之后的200年里,许多人做了许多实验,积累了关于电现象的知识。其中,1734年,法国人杜瓦尔做了一些实验,用玻璃棒擦丝绸,用毛皮擦松香。在这些实验中,他发现有两种性质不同的电。一种是用丝擦玻璃,玻璃棒可以吸起纸屑木屑之类的轻小物体。这种吸引叫做电气化。

他把这根玻璃棒用丝线挂起来,然后走近另一根用丝线摩擦的玻璃棒,发现两根棒是互斥的,于是他把玻璃棒带来的电称为“玻璃电”(即正电);另一种是用皮毛摩擦松香,也会引起起电。当用皮毛摩擦的松香靠近用丝摩擦的玻璃棒时,发现两者相互吸引,于是他把松香带来的电称为“松香电”(即负电)。

这就是人们所说的同性电相斥,异性电相吸的现象。杜甫发现了这些现象,并做出了最早的理论解释。虽然这个解释很肤浅,有些玄学,但总比不想解释好。

从此,看电学实验成了人们的一种娱乐。在欧洲几乎每一个国家,都有大量的人通过进行这种电气化实验,进行这些实验来谋生。

1745年,普鲁士(德国的前身)的一位副主教克里斯特做了一个有趣的实验。他用一根电线把电从摩擦起电装置引到有钉子的玻璃瓶里给瓶子充电。当他的手碰到钉子时,他突然感到一阵猛烈的打击。这是放电现象。指甲上聚集的电通过人体(人体是导体),使人产生强烈的电击感。

1746年,荷兰人莱顿受上述实验的启发,制作了莱顿瓶。什么是莱顿瓶?莱顿瓶是一个玻璃瓶。像纸一样的银箔贴在瓶子的外面和里面。摩擦起电装置产生的电用导线引到瓶内的银箔上,瓶外壁的银箔接地,这样就可以把电聚集在瓶内。如果用导线将瓶内的银箔与瓶外壁的银箔连接起来,就会发生放电现象,产生电火花、噪音和异味。

古希腊科学家亚里士多德曾在《动物编年史》一书中描述了一种可以通过放电杀死小动物的电射线。18世纪中叶,有人将这种鱼带到英国,引起了当时生物学家的极大兴趣。当人们用手触摸鱼头或鱼身下部时,会感到猛烈的一击(即电击),于是人们记住了刚刚发明的莱顿瓶。就像这条鱼一样,它可以通过用电线连接瓶子内外的银箔来放电并引起电击。

从此这种电击来源于放电,所以没人怀疑。虽然在18世纪初,人们已经发明了验电器,可以判断一个物体是否带电,但在当时,人们仍然经常用自己的身体来检查是否存在电,甚至很多人以能够受到电击为荣。

18世纪中叶,在大洋彼岸的美国,伟大的电工富兰克林为了进一步揭示电的本质,做了许多实验,提出了电流这个术语。

富兰克林是第一个享有世界声誉的美国科学家,尽管他取得科学成就时美国还没有独立。他也是著名的社会活动家和政治家。在美国独立战争期间,他是一个积极的支持者和参与者。他是美国资产阶级民主革命时期著名的纲领性文件《独立宣言》的三位起草人之一。

他是1781年美国和英国谈判的代表。他之所以取得如此大的成就,主要是由于自学。他出生在一个贫穷的家庭,童年时在印刷业当学徒。徒弟虽然工资低,工作辛苦,但却是个“花一点钱买书”的人。只要他有一点空闲时间,他就学习。在他30岁之前,他已经熟悉了著名物理学家波义耳和牛顿的著作。

由于他的努力,虽然他没有上大学接受高等教育,但他在科学领域有所作为,并获得了许多著名大学的荣誉学位。

1753年,他获得了美国最古老的大学哈佛大学和耶鲁大学的荣誉学位。他也是美国哲学协会的主要创始人,这是新大陆的第一个长期科学团体。

富兰克林的第一个重大贡献是发现了“电流”。在1747年给一个朋友的信中,他提出了关于电的“单流理论”。他认为电是一种失重的流体,存在于所有物体中。如果一个物体获得比它正常重量更多的电,就说它带正电(或“带正电”);如果一个物体的电量比正常电量少,就说它带负电(或“带负电”)。

根据富兰克林的说法,经常运动的是正电。

所谓放电,就是正电流到负电流的过程。富兰克林的说法在当时确实能令人满意地解释电的一些现象,但对电的本质的理解却与我们现在的看法相反。目前的观点是,当两个物体相互摩擦时,容易移动的恰恰是带负电的电子。如果是导体,由于人本身就是导体,多余的电子或短缺的电子很容易从导体(人体)传导到地面或得到补偿,所以摩擦后不显电。

如果所有的摩擦物体都是绝缘体(即不导电的物体),摩擦后电子从一边移动到另一边,所以两边都带电,一边带正电,另一边带负电。两边电性相反,电量相同。

富兰克林对电学的另一大贡献是通过1752年著名的风筝实验“抓天电”,证明了天空中的闪电空和地面上的电是一回事。

他用一根线把一只大风筝放入云中。电线下端系着一根绳子,电线上挂着一串钥匙。富兰克林一只手抓住绳子,另一只手轻轻地摸着钥匙。于是他立刻感到一阵猛烈的电击(电击),看到手指和钥匙之间有小火花。

这个实验说明,被雨水浸湿的风筝金属线变成导体,把闪电电荷in 空引到手指和钥匙上。

这在当时是轰动一时的事件。许多人在重复富兰克林的实验。为什么富兰克林的实验会引起如此大的轰动?当时社会上有一种对雷电的恐惧,大多数人认为雷电是“神之火”,是神灵震怒的表现。富兰克林在美国费城的实验惊动了教会,他们斥责他冒犯了天威,是对上帝和雷公的极大违抗。

然而他坚持下来,一年后做出了世界上第一根避雷针。终于摆脱了天殿。由于教堂高耸的塔尖经常遭到雷击,为了保护教堂,教堂最终不得不采用这种“进攻装置”。电一直被认为是一种娱乐手段,现在终于找到了它的实际应用价值。

富兰克林的实验不仅在美国,而且在世界其他国家都产生了巨大的影响。

1753年,俄国科学家希曼在实验室的屋顶上安装了一根电线,想用验电器来观察闪电现象。那是一场雷雨,一个火球从天而降。结果Richmann被雷击死了。所以富兰克林的风筝实验的影响,足以让每一个电工避免这种不必要的牺牲。

电流现象的研究对人们深入研究电学和电磁现象具有重要意义。

现在我们知道电流是电荷沿某一方向的运动。金属导体中的电流是由自由电子的运动形成的。当电流通过电路时,会产生许多新的效应。例如,当电流通过电灯时,电灯发热并发光;当电流通过电风扇时,电风扇就会转动。电流可以给蓄电池充电;能带动充电器做功吗??。

这些现象表明,电流也是一个能量传递的过程,电能可以通过各种特定的装置转化为其他形式的能量。

电流可以存在于固体、液体或气体中。闪电现象是人们首先注意到大气中电流的现象。富兰克林传奇的风筝实验让人们明白了闪电和摩擦起电的关系。随着避雷针的发明,人们对雷电的恐惧逐渐消除。

但是在18世纪末以前,人们对电流现象的认识只到此为止,基本上还是一无所知。

那么,是哪位科学家最先开始了目前的研究呢?意大利解剖学教授乔治·乔瓦尼(1737 ~ 1798)被认为是电流研究的第一人。据记载,加瓦尼的发现是偶然的。

1780年一个很常见的闪电现象引起了他的思考。当闪电接触到钳子和镊子环时,加尔瓦尼解剖室桌子上的一只青蛙腿痉挛了。他严谨的科学态度使他没有放弃对这种“偶然”的奇怪现象的研究。他花了整整12年研究青蛙腿等肌肉的电功能。

最后,他发现如果将神经和肌肉与两种不同的金属(如铜线和铁丝)接触,青蛙的腿就会痉挛。这种现象是在电流回路中产生的。在这里,青蛙腿的肌肉是导体回路的一部分,肌肉和两种不同的导线构成了世界上第一个电流回路。肌肉痉挛表示有电流通过,起到电流指示器的作用。

根据这一现象,他还制作了“原电池”。然而,加尔瓦尼仍然未能回答造成这种现象的原因。他认为青蛙腿的痉挛是“动物电”的一种表现,金属线组成的电路只是一个放电电路。

加涅的观点在当时的科学界引起了巨大的反响。人们很自然地想到了海洋中一些带电的鱼,比如电鳗和电。如果人们被海里的这条鱼碰到,就会触电。

这说明有些动物体内也储存着电。然而,另一位意大利科学家伏打(1745 ~ 1827)不同意加尔瓦尼的观点。他认为电存在于金属中,而不是肌肉中。1782年,他给一个朋友写信,“你怎么看待所谓的动物电?我相信所有的动作都是因为金属接触到潮湿的东西而引起的。”。

两种明显不同的意见在科学界引起了一场争论,并把科学界分成了两派。他们的辩论很激烈,双方都指责对方是异端,标榜自己观点的正确性。争论的结果是,伏打的意见占了上风。但不幸的是,由于加尔瓦尼于1798年因病去世,他再也无法知道这场争论的结果,也永远听不到它的结果。

1800年春,也就是19世纪元年的春天,关于电流产生原因的争论有了进一步的突破。这种突破是如何造成的?这又要从伏打说起。伏打在自己观点的指导下发明了著名的“伏打电池”。这种电池是由一系列相互重叠的圆形锌片和银片组成的装置。在每对银片和锌片之间,用一张浸过盐水或其他导电溶液的纸板将它们隔开。

银片和锌片是两种不同的金属。盐水或其他导电溶液用作电解质,它们形成电流回路。现在看来,这只是一个比较原始的电池,是由许多锌电池连接而成的电池组。但在当时,伏打发明这种电池并不容易。

伏打电池可以说是伏打给19世纪的一份珍贵礼物。

他的发明为电流效应的应用开辟了前景,很快成为电磁和化学研究的有力工具。结果,伏打和他同时代的其他国家的许多科学家得到了各种有趣的结果,当时的报刊杂志也不时刊登各种新发现的消息。有了电池,英国化学家大卫(1778 ~ 1829)能够奠定电离的理论基础,分离出钠、钾、锶、硼、钙、氯、氟、碘等元素,促进了化学的发展,进一步促使他的助手法拉第建立了电解定律。

虽然伏打发明了电池装置,但他不知道这个装置的原因。大卫解释了这种装置的原因,并指出这种电池的电流来自化学作用。而伏打的发明,使人们第一次获得了可以人为控制的连续电流,为以后研究电流现象提供了物质基础。由于这一贡献,伏打本人被许多国家的科学院选为院士。据说1801年,法国拿破仑亲临现场观看伏打的实验表演,并授予他一枚特别的金质奖章,以表彰他在发现电流方面的贡献。

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