電的發現和應用極大的節省了人類的體力勞動和腦力勞動,使人類的力量長上了翅膀,使人類的信息觸角不斷延伸。電對人類生活的影響有兩方麵:能量的獲取轉化和傳輸;電子信息技術的基礎。電的發現可以說是人類曆史的革命,由它產生的動能現在每天源源不斷地釋放,人們對電的需求誇張的說其作用不亞於人類世界的氧氣,如果沒有電,人類的文明現在還會在黑暗中探索。

一、研究閃電的富蘭克林與避雷針的發明

以前,閃電被認為是“上帝之火”。每次發生閃電時,總會有人或建築物被其擊中。直到避雷針出現,這些恐怖的事才開始遠離人們的生活。這一切都要歸功於現代避雷針的發明者——美國科學家富蘭克林。

1752年6月的一天,陰雲密布,電閃雷鳴。富蘭克林和他的兒子威廉帶著上麵裝有金屬杆的風箏。來到一個空曠地帶。富蘭克林高舉風箏,他的兒子則拉著風箏線飛跑。轉瞬之間。雷電交加,大雨傾盆。突然,一道閃電從風箏上掠過.富蘭克林把手靠近連接風箏的鐵絲,身體頓時感到一陣麻木。幸虧這次傳下來的閃電比較弱。富蘭克林沒有受傷(這裏提請注意的是,這個試驗是很危險的,千萬不要擅自嚐試。1753年,俄國著名電學家利赫曼為了驗證富蘭克林的實驗.不幸被雷電擊死,這是做雷電實驗的第一個犧牲者)。隨後,他將風箏上的電引入了萊頓瓶中。

回家後。富蘭克林用收集來的雷電進行了各種電學實驗,發現雷電與摩擦電具有相同的性質,從而破除了雷電是“上帝之火”的神話。

通過閃電實驗,富蘭克林設想,若能在高物上安置一種裝置,就有可能把雷電引入地下。於是,他把一根數米長的細鐵棒固定在高大建築物的頂端,鐵棒與建築物之間則用絕緣體隔開,然後在鐵棒底端連上一根導線,再將導線引入地下。經過試用,這種裝置果然奏效。這就是最初的避雷針。

富蘭克林精心設計了避雷針的大小、地麵設備的類型以及如何將其與建築物連接的方案。直到今天,避雷針仍基本保持著當年的樣子。

避雷針為何能避雷呢?

雷雨天氣,當高樓上空出現帶電雲層時,避雷針和高樓頂部都會被感應上大量電荷,大多數電荷會集中在避雷針的尖頭上。

避雷針與這些帶電雲層形成一個電容器,由於它較尖,電容很小,所能容納的電荷也很少。但事實上它聚集了大量電荷,所以,當雲層上電荷較多時,避雷針與雲層之間的空氣就很容易被擊穿而成為導體。

這樣一來。帶電雲層與避雷針就形成通路,避雷針就可以把雲層上的電荷通過接人地下的導線導人大地,使其不對高層建築構成危脅,從而保證人員和建築物的安全。

二、奇妙的發電原理

電現象與磁現象的相似性很早就是人們談論的話題。當法國物理學家庫侖發現電力與磁力都是與距離平方成反比的力以後,丹麥物理學家奧斯特抓住這一天賜良機,終於發現了電流磁效應,從而揭開了電磁學的序幕;而電磁感應現象的發現,則預示著人類從蒸汽時代進入一個嶄新的電氣時代。

人類對電現象的認識、研究,經曆了很長的時間。電學作為物理學的一個重要分支,在它的發展過程中,很多物理學巨匠都曾作出過傑出的貢獻。法國物理學家查利·奧古斯丁·庫侖就是其中一員。18世紀時,庫侖在前人的基礎上,發現了庫侖定律,他把電磁現象看做是粒子間吸引力和排斥力的現象,闡明了帶電體相互作用的規律,決定了靜電場的性質,為整個電磁學奠定了基礎。庫侖定律的發現為電磁學理論的研究開辟了廣闊道路,也深刻地影響到了物理學的其他領域。

庫侖使電磁學的研究從定性進入定量階段,但庫侖也曾斷言,電與磁是兩種完全不同的實體,它們不可能相互作用或轉化。但丹麥物理學家奧斯特卻敏銳地意識到,電和磁之間一定有聯係。奧斯特作了60次實驗,用無可辯駁的事實證明了電和磁之間存在的聯係:電流可以產生磁場。1820年7月21日,奧斯特發表了題為《關於磁針上電流碰撞的實驗》的論文。他認為:電流的作用僅存在於載流導線的周圍;沿著螺紋方向垂直於導線;電流對磁針的作用可以穿過各種不同的介質;作用的強弱決定於介質,也決定於導線到磁針的距離和電流的強弱;銅和其他一些材料做的針不受電流作用;通電的環形導體相當於一個磁針,具有兩個磁極等。

奧斯特將電流磁效應這一重大發現公布於世後,立即引起很大的轟動。在奧斯特無懈可擊的實驗麵前,一些科學家明白了電流磁效應的重要性和價值。因此在這一重大發現之後不久,一係列的新發現接連出現:安培發現了電流間的相互作用,阿拉果製成了第一個電磁鐵,施魏格發明電流計等。在奧斯特發現電流磁效應的第二年,英國化學家戴維進一步發現,凡是在鐵和鋼塊外麵繞上通電的金屬導線時,該鐵塊或鋼塊就變成了電磁鐵,電磁鐵很快便被用於研究與技術中。