静电现象的早期研究

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  人们对电现象的初步认识很早就有记载,早在公元前585年,古希腊哲学家塞利斯,已经发现了摩擦过的琥珀能吸引碎草等轻小物体。我国东汉时期的王充在《论衡》一书中提到“顿牟掇芥”等问题,所谓顿牟就是琥珀,掇芥意即吸引籽菜,就是说摩擦琥珀能吸引轻小物体。
  在对电现象的早期研究中。最早进行系统研究的首推英国医生威廉·吉尔伯特,他在文章中说:“随便用一种金属制成一个指示器……在这个指示器的另一端,移近一个轻轻摩擦过的琥珀或者是光滑的磨擦过的宝石,这指示器就会立即转动。”他通过大量的实验驳斥了许多关于电的迷信说法,并且发现不仅摩擦过的琥珀有吸引轻小物体的性质,而且其它物质象金刚石、水晶、硫磺、硬树脂、明矾等也有这种性质,他把这种性质称为电性。1660年,马德堡的盖利克发明了第一台摩擦起电机,他用硫磺制成形如地球仪的可转动物体,用干燥的手掌擦着干燥的球体使之停止可获得电,盖利克的摩擦起电机经过不断改进,在静电实验中起着非常重要的作用。
  18世纪中叶,电学实验逐渐普及,在法国和荷兰有不少人公开表演,视为娱乐。1731年,英国牧师格雷从实验中发现,由摩擦产生的电在玻璃和丝绸这类物体上可以保持下来而不流动,而有的物体如金属,它们不能由摩擦而产生电,但却可以用金属丝把房里摩擦产生的电引出来绕花园一周,在末端仍具有对轻小物体的吸引作用,他第一次分清了导体和绝缘体,并认为电是一种流体。电既是一种流体,那么流体比如水是可以用容器来蓄存的。1745年,德国牧师克茉斯脱,试用一根钉子把电引到瓶子里去,当他一手握瓶,一手摸钉子时,受到了明显的电击。1746年,荷兰莱顿城莱顿大学的教授彼得·冯·慕欣布罗克无意中发现了同样的现象,用他自己的话说就是:“手臂和身体产生了一种无形的恐怖感觉,总之,我认为自己的命没了。”就这样,穆欣布罗克公布了自己意外的发现:把带电的物体放进玻璃瓶里,就可以把电保存起来。
  穆欣布罗克的发现,使电学史上第一个保存电荷的容器诞生了。它是一个玻璃瓶,瓶里瓶外分别贴有锡箔,瓶里的锡箔通过金属链跟金属棒连接,棒的上端是一个金属球,由于它是在莱顿城发明的,所以叫做莱顿瓶。这就是最初的电容器——莱顿瓶,它很快在欧洲引起了强烈的反响,电学家们不仅利用它们作了大量的实验,而且做了大量的示范表演,有人用它来点燃酒精和火药。其中最壮观的是法国人诺莱特在巴黎一座大教堂前所作的表演,诺莱特邀请了路易十五的皇室成员临场观看莱顿瓶的表演,他让七百名修道士手拉手排成一行,队伍全长达900英尺(约275米)。然后,诺莱特让排头的修道士用手握住莱顿瓶,让排尾的握瓶的引线,一瞬间,七百名修道士因受电击几乎同时跳起来,在场的人无不为之目瞪口呆。诺莱特以令人信服的证据向人们展示了电的巨大威力。
  莱顿瓶的发明使人们第一次有办法得到很多电荷,并对其性质进行研究。1746年,英国伦敦一名叫柯林森的物理学家,通过邮寄向美国费城的本杰明·富兰克林赠送了一只莱顿瓶,并在信中向他介绍了使用方法,这直接导致了1752年富兰克林著名的费城实验。他用风筝将“天电”引了下来,把天电收集到莱顿瓶中,从而弄明白了“天电”和“地电”原来是一回事。
  十八世纪后期,贝内特发明验电器,这种仪器一直沿用到现在,它可以近似地测量一个物体上所带的电量。另外,1785年,库仑发明扭秤,用它来测量静电力,推导出库仑定律,并将这一定律推广到磁力测量上。科学家使用了验电器和扭秤后,使静电现象的研究工作从定性走上了定量的道路。
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