法拉第(17)_學達書庫

一七

　　風箏是用一塊大綢巾做的，它縫在杉木做的十字形框架上，框架頂上有根三十多釐米長的粗鐵絲，頭上磨得很尖，就像前幾年發明的避雷針一樣。原來，富蘭克林想用風箏把天上的電引到地上來。他已經做過好幾次實驗，都沒有成功。「今天這個辦法該行了吧！」富蘭克林的眼睛盯住迎著暴風雨忽上忽下的風箏，心裡想著。

　　突然，又是一道長長的閃電，像一把巨劍把灰黑的天穹劈開一條狹縫。過了一會兒，從遠方滾來了雷聲。「行了，行了！」富蘭克林喃喃地自言自語。原來鑰匙緞帶上的絨毛正在微微抖動。他心裡一陣高興，禁不住伸出手去摸那把鑰匙。他左手的食指慢慢地向著鑰匙移動，30釐米，15釐米，5釐米距離越來越近。忽然，「哧」的一下，他的手麻了一下，手不由自主地縮了回去。他嚇了一跳，怔怔地看著自己的手指。可是那只手指，仿佛受到一個巨大吸引力，又慢慢向著鑰匙移去。又「哧」的一下跳過一個火花。

　　富蘭克林高興極了，他成功了。

　　富蘭克林叫兒子把他帶來的大玻璃瓶拿來，原來那是一個菜頓瓶，專門用來貯存電荷的。瓶的內外表面都貼一層錫箔，瓶裡裝一點水，瓶塞上插著一根細銅棒，一直通到瓶底。這樣，電荷就可以通過銅棒貯存在錫箔上。富蘭克林叫兒子捧著菜頓瓶，把銅棒在鐵鑰匙上靠一下。然後，富蘭克林用手去摸銅棒，他只覺得手上麻了一下，就彈開了。很明顯，菜頓瓶已經充上電，銅棒和裡面的錫箔是一個極，外面的錫箔是另一個極，這兩個電極通過富蘭克林，他的兒子和大地成一個回路放電了。這菜頓瓶上的電是哪裡來的呢？是天上來的。天上的電並沒有什麼神秘，它的特性與琥珀、玻璃和毛皮摩擦以後所帶的電一樣！雷霆不過是帶電的雷雨雲在放電，和菜頓瓶的放電並沒有什麼本質的不同。不過規模更大，更有聲勢罷了。「上帝」能辦到的事情，人類也能辦到！

　　富蘭克林用一個風箏，把天上的火「偷」到地上來了。這位「普羅米修斯」偷完天火回來，雖然沒有被綁在高加索山上任憑飛鷹啄食他的心肝，卻也是漉漉的一副狼狽相，受到鄰居譏笑。不過冷嘲熱諷他聽得多了。對於他的避雷針，就有人罵他「膽敢干預上天的事情」，是「狂妄」。那一年發生旱災，就有人令他拆下裝在屋頂上的避雷針，因為這樣做是「褻瀆上帝」，「震怒了上帝」。這些事情富蘭克林都不在乎。

　　值得慶倖的是，他不僅發現了科學真理，而且他居然沒有被雷電打死。

　　富蘭克林的風箏實驗引起歐洲科學界的巨大興趣，電學研究越來越深入。然而，直到18世紀末，大家研究的主要還是靜電。摩擦能夠生電，這種電又可以通過感應，使別的物體也帶上電。比如用絲綢摩擦一根玻璃棒，使它帶上正電荷。把這根玻璃棒靠近一個金屬球。因為金屬是導電的，電荷電能夠在它上面自由移動，根據同性相斥、異性相吸的道理，金屬球上的負電荷就會朝著帶正電的玻璃棒的方向移動。正電荷就會向著反方向移動。這樣，金屬球靠近玻璃棒的一端就帶負電，另一端就帶正電。這時候如果用手去摸金屬球，因為人體是導電的，所以等於把金屬球和地球接上了，但是地球很大，金屬球上那一點點正電荷根本算不了什麼，一下子就被地球「否定」掉了，而負電荷，由於玻璃棒上的正電荷的吸引，仍舊留在金屬球上，因此把手拿開以後，再把玻璃棒移走，金屬球就帶上了負電。這個過程叫做感應起電。

　　富蘭克林的雷電實驗，也沒有跳出摩擦生電和感應起電的範疇。在炎熱的夏天，地面上的水氣迅速蒸發、上升，和空氣發生劇烈摩擦，帶上了電，這和用絲綢摩擦玻璃棒使玻璃棒帶電的道理是一樣的。富蘭克林和風箏，從頂上的鐵絲到下面的鐵鑰匙，構成一個大導體。如果風箏附近的雷雨雲帶的是正電，那麼風箏上的鐵絲就帶負電，而下面的鐵鑰匙就帶正電，這就是通常所說的靜電感應。

　　摩擦和感應所產生的電，可以貯存在菜頓瓶的內外錫箔上，這種電是靜電。菜頓瓶放電的時候，兩個電極之間可以產生火花，也可以發出劈劈啪啪的聲音，但是隨著放電的進行，兩極上所貯存的正負電荷迅速中和，所以萊頓瓶的放電過程時間很短，不能穩定電源。靠靜電產生穩定的電流是不行的，必須有一種新的電源。

　　發明這種新電源的是意大利物理學家伏打。這項重要的新發明是由一件似乎很偶然的事情觸發起來的。

　　時間在1780年。

　　1791年，伽伐尼發表自己的研究結果，引起了學術界的熱烈討論。贊成伽伐尼的觀點的人，認為動物電就是普通的電；反對他觀點的人，認為動物電和普通的電是兩種不同的東西。還有一派以帕維亞大學自然哲學教授伏打為首，他們根本否認動物電的存在。伏打認為，伽伐尼作出了一個偉大的發現，卻對自己的偉大發現作了錯誤的解釋。所謂的流電現象，根源不在於青蛙體內存在什麼動物電，而是在於鐵盤和銅鉤是兩種不同的金屬。青蛙的神經和肌肉不過是構成回路的導體罷了。

　　從1793年到1800年，伏打對各種金屬作了大量的研究。開始，他用一個個小水碗，碗裡盛上鹽水，再把銅、鐵、錫、鋅各種金屬放在鹽水裡，看哪兩種金屬之間產生的電流最大。結果他選中了銅和鋅這兩種金屬。一塊銅片，一塊鋅片，浸在鹽水裡，就做成了一個電池。這是世界上第一個電池，是一切現代電池祖先，為了紀念發明它的人，叫做伏打電池。

　　在伏打電池中，銅片是正極，鋅片是負極，只要用導線把正負極連接起來，就會有電流通過。從此人類有了電源，可以產生穩定的電流了。

　　後來，伏打對於自己的電池作了幾項改進：第一，用稀酸代替鹽水，改善了電池的導電性能。第二，用浸過鹽水或稀酸的圓形厚紙片代替鹽水或稀酸的碗，這樣既可以防止液體灑出來，也省得不小心把碗打破。

　　第三，用圓形銅片和圓形鋅片作電極，它們和浸過鹽水或稀酸的圓形厚紙片一樣大小；一塊鋅片上放一塊紙片，紙片上放銅片，銅片上再放鋅片、紙片、銅片，鋅片、紙片、銅片按照這樣的順序迭起來，等於把許多伏打電池串聯起來，形成一個所謂的伏打堆。

　　從最上面的銅片引一根導線作正極，從最下面鋅片引一根導線作負極。每兩種金屬之間的電壓是一定的。

　　比如，銅和鋅之間是1.09伏特。一個伏打電池的電壓是1.09伏，10個伏打電池串聯起來的伏打堆就是10.9伏，100個就是109伏。這樣，電流就可以加大許多倍。用伏打堆放電，也能夠劈劈啪啪地打出火花，就像萊頓瓶放電那樣。伏打用出色的實驗證實了自己的理論。

　　1800年3月20日，伏打寫信給英國皇家學會會長班克斯，宣佈了自己的新發明。兩位英國學者尼科爾森和卡斯爾聞訊立即動手，制了一個伏打堆。

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