1752年6月的一天,美国费城郊区,乌云密布,电闪雷鸣,在一块宽阔的草地上,有一老一少两个人正兴致勃勃地在那里放风筝 。突然,一道闪电劈开云层 , 在天空划了一个“之”字 , 接着嘎嘣一声脆雷,雨点就瓢洒盆泼般地倾下来了 。
只见老者大声喊道:“威廉,站到那边的草房里去,拉紧风筝线 。”这时,闪电一道亮过一道 , 雷鸣一声高过一声 。突然威廉大叫:“爸爸,快看!”老者顺着儿子指的方向一看,只见那拉紧的麻绳,本来是光溜溜的,突然怒发冲冠,那些细纤维一根一根都直竖起来了 。他高兴地喊道:“天电引来了!”他一边嘱咐儿子小心 , 一边用手慢慢接近接在麻绳上的那把铜钥匙 。突然他象被谁推了一把似地,跌到在地上,浑身发麻 。他顾不得疼痛 , 一骨碌从地上爬起来,将带来的莱顿瓶接在铜钥匙上 。这莱顿瓶里果然有了电,而且还放出了电火花,原来天电和地电是一个样子!他和儿子如获至宝似地将莱顿瓶抱回了家 。
这捕获天电的人就是富兰克林和他的儿子威廉 。富兰克林于1706年4月17日生在美国,小时候家里很穷 , 无钱上学,就在哥哥开的印刷厂中当学徒 。然而,他凭借他的聪明才智和不懈的努力,一生中具有许多发明,而且是电学的开门鼻祖 。他不仅是一位伟大的科学家 , 还是一位杰出的政治家和外交家,他是《独立宣言》的发起人之一 , 是美国第一任驻外大使 。
风筝实验之后,富兰克林写了一篇《论闪电和电气的相同》的论文,阐述了雷电的本质 , 还提出了制造避雷针的设想 , 使建筑物免遭雷击 。然而,当他的论文在英国皇家学会上宣读的时候,有人却报之以轻蔑和嘲讽 。但是,科学终究会战胜愚昧和无知,1756年英国皇家学会授予富兰克林皇家学会正式会员的称号 。
富兰克林发明的避雷针 , 一下子风靡一时,传到英国、法国、德国、传遍欧洲和美洲 。但是传到英国却发生一段离奇的故事 。
【富兰克林与避雷针的故事,富兰克林是怎么发现避雷针的】 1727年,英国成立了讨论火药仓库免遭雷击对策委员会,富兰克林被任命为委员 。但是对避雷针的顶端的形状是尖的还是圆形的好,人们发生了争执 。有人想当然地认为圆头的好 , 但是富兰克林力排众议,坚持用尖头避雷针,最后终于被采纳了,于是 , 所有的避雷针都做成了尖头避雷针 。然而四年之后,美国独立战争爆发,13洲联合起来反对英国殖民主义,富兰克林当然首当其冲 。这事惹恼了英国国王乔治三世 。由于英国跟美国远隔重洋,英国国王鞭长莫及,一气之下,传令将宫殿和弹药仓库上的所有尖头避雷针全砸掉 , 一律换成圆头的,并召见皇家学会会长约翰·普林格尔,要他宣布圆头避雷针比尖头避雷针更安全 。普林格尔一听惊讶万分,正直的科学良心使他义正辞严地拒绝了国王的要求:“陛下,许多事情都可以按您的愿望去办,但不能做违背自然规律的事呀!”普林格尔虽然被撤职了 , 但避雷针始终还是尖头的 。
那么,为什么尖头避雷针更好呢?这得从导体的形状与其表面电荷分布的关系说起 。在导体表面弯曲得厉害的地方 , 例如在凸起的尖端处,电荷密度较大,附近的空间电场较强,原来不导电的空气被电离变成导体,从而出现尖端放电现象 。夜间看到高压电线周围笼罩着一层绿色的光晕,就是一种微弱的尖端放电 。雷电是一种大规模的火花放电现象 。当两片带异种电荷云块接近或带电云块接近地面的时候 , 由于电压极高,极容易产生火花放电 。放电时 , 电流可达2万安培,电流通过的地方温度可达30000℃ 。一旦这种放电在云和建筑物或其它东西之间形成 , 就很可能会发生雷击事件 。如果在高层建筑物上安上避雷针,一旦在建筑物的上空遇上带电雷雨云 , 避雷针的尖端就会产生尖端放电,避免了雷雨云和建筑物之间的强烈火花放电,因而达到避雷的目的 。如果把避雷针的顶端做圆形 , 就不会出现尖端放电,避雷的效果就远不及尖顶形避雷针了 。(转)
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