瓶中闪电、瓶中闪电任务怎么做?
电是现代工业最伟大的产物之一,当今社会,电是一切活动的基础,但往前推二百年,18世纪中叶时,电还是科学的尖端,天文、物理、化学、博物研究者们都试图弄清楚它是什么东西。
关于电的趣闻,我们最为熟知的要属富兰克林的风筝实验,据说这位头像印在100美元上的能人不仅把闪电收集到了莱顿瓶(储存静电的装置)中,还让这些电物尽其用。然而事实上,当富兰克林还停留在实验的设想阶段时,一位法国人就已经让实验落地了。
起初,为了验证闪电和经摩擦而出现的电是同一种物质,富兰克林提出了一个理论:如果将自然界中的闪电通过金属棒进行采集,便可以经过进一步检验得知这两者的差异。还没等这个想法传播开,法国博物学家布丰(Comte Georges-Louis de Buffon)就在1750年的一场暴风雨中,用自己制作的特殊装置成功的将“闪电”装进了瓶中。
布丰的实验
他所用的设备并不复杂,在一个木质三角架的中间竖立了一根高12米的金属棒,金属棒直接伸入立在地上的瓶子中,随后他雇佣了一个老兵,让他在适当的时间触摸金属棒,取得电火花。随着雨夜里的一道闪电,老兵碰触金属棒后电火花被成功收集,由于金属棒产生的电力并不大,老兵也无大碍。同年,法国科学家雅克·德罗马斯(Jacques de Romas)用风筝替代了金属棒,把闪电引到了陆地。
关于富兰克林风筝实验的记载,出自他1752年10月写给彼得·科里森(Peter Collinson)的一封信中,富兰克林在信中说道,他在费城利用雪松木做骨架,丝质手帕做蒙面,制成了一只风筝,然后把一根铁丝固定在风筝的上端,并用麻绳作为风筝的牵绳,麻绳下挂着一串金属钥匙,为了绝缘,他特意在钥匙和麻绳的连接处绑了一根短丝带。
暴风雨来临时,他手捏短丝带把风筝伸出窗户外放飞,这样短丝带就可以保持干燥,从而绝缘。根据富兰克林的描述,他伸手触碰钥匙时,钥匙周围立刻产生了火花,此时他把电流引入了莱顿瓶中。后来,他还用瓶中的电荷做了几个电学实验。
显然,这张画是假的,富兰克林不会站在室外玩闪电
《宾夕法尼亚公报》刊载了富兰克林的信,却引来了众多质疑,人们提出在信中不仅没有提及实验的具体时间、地点,甚至连收集电荷的过程都模糊不清。只是据说实验是在1752年6月进行的,为何富兰克林要在实验结束后4个月才迟迟公布实验结果,人们不得而知。而且,有研究者做了模拟实验,按照富兰克林的描述只做了同款风筝,但是他们发现,在挂上一串18世纪别墅的钥匙后,风筝压根就飞不起来。既然有这么多的猜疑,那为什么我们还是会把富兰克林和风筝实验联系起来呢?
莱顿瓶
这与富兰克林的坚实拥趸不无关系,比如1767年,英国科学家约瑟夫·普利斯特里(Joseph Priestley),在他的作品《电:历史与现状》中指出,富兰克林虽然没有留下详细的试验记录,但是他确实做了这个实验,而且时间早于法国博物学布丰及科学家雅克·德罗马斯,他对“富兰克林站在牧场棚子里,用指关节接触钥匙”深信不疑,并仿佛身临其境地描述了富兰克林当时的喜悦。
约瑟夫·普利斯特里(Joseph Priestley)
还有传记作家对于富兰克林的实验也持怀疑态度,但还是坚定地认为,谁都不会只为了看看,选择在雷雨天放风筝。
还有人选择通过实验,证明其可行性和可信性,然而结果却很悲惨。德国物理学家格奥尔格·威廉·里奇曼(Georg Wilhelm Richmann)就根据富兰克林的描述,制造了一系列装置进行实验。设备就绪后,就等待雷雨的降临,实验当天,正在圣彼得堡科学院开会的他迅速赶回家中,然而还没等实验开始,里奇曼就被电击中了。
格奥尔格·威廉·里奇曼(Georg Wilhelm Richmann)
据说拳头大小的淡蓝色火球击中了里奇曼的额头,他整个人向后倒去,鞋子被炸开,衣服也被烧焦,就连助手也被爆炸产生的气流弹得老远。里奇曼为了证明富兰克林的实验,却没想到遭闪电击中身亡。可怜的德国科学家,听信了远方的传言,最终无辜殒命,里奇曼的死并非毫无疑义,至少他证明了富兰克林的实验有问题。
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