正文 第12章 物理篇(1)(3 / 3)

75.庫侖建立庫侖定律

電學是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做出過傑出的貢獻。法國物理學家查利·奧古斯丁·庫侖就是其中影響力非常巨大的一員。

1785年,庫侖用自己發明的扭秤建立了靜電學中著名的庫侖定律。庫侖的扭秤是由一根懸掛在細長線上的輕棒和在輕棒兩端附著的兩隻平衡球構成的。當球上沒有力作用時,棒在一定的平衡位置。如果兩球中有一個帶電,同時把另一個帶同種電荷的小球放在它附近,則會有電力作用在這個球上,球可以移動,使棒繞著懸掛點轉動,直到懸線的扭力與電的作用力達到平衡時為止。因為懸線很細,很小的力作用在球上就能使棒顯著地偏離其原來位置,轉動的角度與力的大小成正比。庫侖讓這個可移動球和固定的球帶上不同量的電荷,並改變它們之間的距離。從實驗中他得出結論:兩電荷間的斥力的大小與距離的平方成反比。

庫侖測定了帶等量同種電荷的小球之間的斥力,但是對於異種電荷之間的引力,用扭秤來測量就很麻煩。經過反複的思考,庫侖發明了電擺。他利用與單擺相類似的方法測定了異種電荷之間的引力也與它們的距離的平方成反比。

最後,庫侖找出了在真空中兩個點電荷之間的相互作用力與兩點電荷所帶的電量,及它們之間的距離的定量關係,這就是靜電學中的庫侖定律:兩電荷間的力與兩電荷的乘積成正比,與兩者的距離平方成反比。

庫侖定律是電學發展史上的第一個定量規律,它使電學的研究從定性進入定量階段,是電學史中一塊重要的裏程碑。電荷的單位庫侖就是以他的姓氏命名的。

76.伏特的偉大發明

現在,幹電池、蓄電池、發電機、太陽能電池等形式多樣的電源為人類提供所需的穩定持續的電流。那麼,是誰使人類獲得了穩定、持續的電流呢?他就是意大利物理學家伏特。

伏特所處的時代,人們隻停留在靜電現象的研究。1780年,意大利物理學家伽伐尼發現了“動物電”現象,在此啟發下,伏特於1792年開始研究“動物電”及相關效應。

他通過大量實驗,否定了“動物電”是動物固有的說法,認為產生於兩類導體(兩種金屬和液體)所組成的電路中,不同種類的金屬接觸時彼此都起電,這就是著名的電的接觸學說。

伏特以不同的金屬聯成環接觸青蛙腿及其背,從而成功地使活的青蛙痙攣,這就證實了“動物電”產生於兩種不同金屬的接觸。他還觀察到電不僅產生顫動,還影響視覺和味覺神經。為了取得較強的效應,伏特把若幹種導體連接起來進行了長期實驗,終於在1799年研製成第一個長時間的持續的電流源。

不久後,他又發明了伏特電池。伏特電池是19世紀初具有劃時代意義的最偉大的發明。這一發明在此後的相當長的一段時間內,成為人們獲得穩定的持續電流的唯一手段,開拓了電學研究的新領域,使電學從靜電現象的研究進入到動電現象的研究。

正是依靠足夠強的持續電流,1820年丹麥物理學家奧斯特發現了電流的磁效應,1831年英國物理學家法拉第發現了電磁感應現象等,使電磁學發展走上了突飛猛進的道路。為了紀念最先為人類提供穩定電流的伏特,科學家們將電動勢和電位差的單位以他的姓氏命名為“伏特”,簡稱“伏”。

77.提高人類文明高度的法拉第

邁克爾·法拉第是英國物理學家、化學家,也是著名的自學成才的科學家。他生於薩裏郡紐因頓一個貧苦鐵匠家庭,僅上過小學。

法拉第工作異常勤奮,研究領域十分廣泛。1818年~1823年研製合金鋼期間,他首創金相分析方法。1823年,他從事氣體液化工作,標誌著人類係統進行氣體液化工作的開始。他采用低溫加壓方法,液化了氯化氫、硫化氫、二氧化硫、氫等。

他最出色的工作是電磁感應的發現和場的概念的提出。1821年,在讀過奧斯特關於電流磁效應的論文後,法拉第被這一新的學科領域深深吸引。因受蘇格蘭傳統科學研究方法影響,通過奧斯特實驗,他認為電與磁是一對和諧的對稱現象。既然電能生磁,他堅信磁亦能生電。