天電與地電的統一者——富蘭克林

2021-01-19 北京八中高中物理

富蘭克林是誰?

叫富蘭克林的人太多了。

 

還不清楚這位富蘭克林的朋友

不怪你上課沒好好聽講

怪就怪他的成就沒有以自己的名字命名


    美國政治家、物理學家、共濟會會員,大陸會議代表及《獨立宣言》起草和籤署人之一,美國制憲會議代表及《美利堅合眾國憲法》籤署人之一,美國開國元勳之一。同時也是出版商、印刷商、記者、作家、慈善家;更是傑出的外交家及發明家。他是美國獨立戰爭時重要的領導人之一,參與了多項重要文件的草擬,並曾出任美國駐法國大使,成功取得法國支持美國獨立。

(沒錯這個政治家其實背地裡是個物理學家)

所以說我沒記得他是因為獨立戰爭沒有被命名為富蘭克林戰爭嗎

好吧,還想不起來的話……

請你翻翻筆記本

你是否能找到這幾行字

 如果某一區域中的電荷增加或減少了,那麼必定有等量的電荷進入或離開該區域;如果在一個物理過程中產生或消失了某種電荷,那麼必定有等量的異號電荷同時產生或消失。

哦你們不喜歡看,那就想了解的自行搜索

不過我們還是良心的準備了不能複製的連結

https://baike.baidu.com/item/%E6%9C%AC%E6%9D%B0%E6%98%8E%C2%B7%E5%AF%8C%E5%85%B0%E5%85%8B%E6%9E%97/980777?fr=aladdin

靈感來源:La Bouteille de Leyde

戰爭結束後,

熱心的朗思從倫敦寄來一整套萊頓瓶的各種配件。

同時,富蘭克林也買下了一位名叫斯彭司博士從蘇格蘭帶回來的同樣儀器。

 

這樣一來富蘭克林家經常

 高 朋 滿 座

有的熱心地幫助他做實驗,

有的懷著好奇心來瞧熱鬧。

然後富蘭克林被大家這樣簇擁著

根據萊頓瓶的原理

製成了世界上第一隻蓄電器。

    它用11塊普通窗玻璃做成,玻璃的兩面貼上薄薄的鉛片,玻璃和玻璃之間的距離為兩寸。它們垂直地排列在絲質的繩子上,並且用粗鉛絲做成的鉤一邊一個把它們鉤住。這些玻璃板的兩個表面,代表兩個極,一面是正極,另一面是負極。

    他把鉤在正極一面的鉤子用鏈子連接起來,負極一面的也連接起來,然後在鏈的末端各安上金屬絲,分別接在摩擦機或者起電盤的兩極上。懶得找圖

這樣,

最原始的蓄電器便做!成!了!

可是當時富蘭克林自己也還不知道這個玩意兒對人類有什麼用處。


富蘭克林認為,

既然電是一種單純的流質,

那麼,當玻璃受到摩擦時,

電就流入玻璃,使它帶正電。

而當琥珀受到摩擦時,

電就從琥珀流出,使它帶負電。

相應地,萊頓瓶內外兩面的電荷也被定名為正電與負電(或陽電與陰電),並用正號和負號來表示它們。


富蘭克林是第一個把電分為正電和負電來解釋實驗的人。

這不僅是名稱上的問題!

而且是概念上的深化!

 

如果把富蘭克林說的流質改稱電子,並將流動方向倒過來,因為電子實際上是從琥珀流向玻璃,那麼他這個猜測在本質上是正確的。富蘭克林這一創舉使電學開始走向準確的定性的方向。他對萊頓瓶的研究使科學界正確地了解了它的作用,並認識了絕緣體在電學中的重要性。後來,法國科學家庫倫發現電荷間相互作用力的有名定律就是從富蘭克林這一概念出發的。

 

這是富蘭克林在電學上的一大貢獻。

那天,富蘭克林和他的朋友們帶著食物籃、烤肉架、活火雞等,還有被富蘭克林認為對人類沒有什麼用處的蓄電器,來到了河岸上。

他們把蓄電器放在小河的彼岸,然後用一條金屬絲,直接從蓄電器插入河中。他們自己卻從附近的一座橋上,走到河岸的另一邊。他們先把油布鋪在地上,然後安排好餐具和炊具。

由於天氣炎熱,有人提議在野餐開始前,煮一壺咖啡解渴。於是大伙兒提水的提水,搭爐子的搭爐子,有的撿乾柴,有的拾枯葉,一下子就把煮咖啡的準備工作做好了。他們故意不帶火種,只在枯葉上灑些酒精,拿河水作為導體,把另一條金屬絲插入水中,利用對岸蓄電器發出來的火花,使酒精燃燒。

要不了多久,各人的面前都斟上了一杯香噴噴的咖啡了。

接著他們又利用蓄電器把火雞殺死;在烤爐架下的火沒有生起以前,就把通電的金屬絲直接接在烤肉架上。這一天,他們盡情地歌唱,坦率地交換意見,不論是科學的,還是哲學的。

最後朋友們彼此祝酒,並為英國、荷蘭、法國和德國的科學家的健康乾杯。

在當時,雷電這種具有巨大破壞性的可怕的自然現象的本質是什麼,對人們來說還是一個謎。

流行的看法是,它是「上帝之火」、天神發怒,也有人猜測雷電是毒氣在天空爆炸。

富蘭克林雖然也曾經信服過氣體爆炸說,但是他現在又有了自己新的看法。這與他的一次偶然實驗有關。

有一次,富蘭克林把幾十隻萊頓瓶連在一起想加大放電量,可是給他幫忙的妻子一不小心碰到了萊頓瓶的金屬杆。只聽到「轟」的一聲響後,一大團火花閃過,妻子被電擊倒在地。

這次意外使富蘭克林深深認識到了電的威力。

當時的一幕,也常常顯現在他的眼前。

1752年7月

富蘭克林冒著生命危險進行了一次震動世界的吸取天電的實驗。

起因是他聽了一個歐洲電器學者的演講,受到了啟發。

在一個雷雨交加的日子,他用一塊方絲帕做成了一個風箏,風箏上繫著一根細金屬線和一根絲帶,另一頭結在一個鑰匙的圈子裡。當風箏放上天去後,閃電通過金屬箏線傳到鑰匙上,這個鑰匙可以使萊頓瓶充電。

(請在買了活到六十五歲後賠償100萬的保險後進行此實驗)

廣泛的興趣,強烈的好奇心,刻苦鑽研和不達目的誓不罷休的精神,以及為科學獻身的思想,為他後來成為一名有影響的科學家奠定了基礎。

富蘭克林是世界上最早進行電學試驗的人之一。

他是電學史上第一個正確解釋電荷性質的人。

第一次用數學上的正負概念來說明兩種電荷的性質,說明了電的來源和在物質中存在的情況,說明了一些電介質的特性。

    他提出了電學史上一項重要的假說:電是一種在平常條件下以一定比例存在於一切物質中的要素。他還發現,電可以從一個物體轉移到另一個物體,在任一絕緣體中,總電量是不發生變化的。這一結論就是近代電學中所謂的電荷守恆定律。

同時,他也觀察到電學儀器打出的電火花與天上的天火(閃電)有許多相似之處。

1750年,富蘭克林在寫給柯林森的信中,

提到了用實驗檢驗天火的設想。

他設想通過樹立一根30英尺高的金屬杆接引閃電到木質房屋內。他本人並沒有做這個實驗,但信件被柯林森向歐洲科學界公開,引起了很大反響,一個法國人在1752年嘗試了這個實驗,據說成功了。

後來的避雷針也是根據這個設計發展而來的。

 

1752年,富蘭克林提出了風箏實驗的構想。但他和兒子是否一起親自做過這項實驗,富蘭克林從沒有明確說過。世人熟知的故事版本出於和他交情不錯的普利斯特裡轉述。

1753年,一位俄羅斯人在嘗試風箏實驗中死亡,可能是被接引而來的球狀閃電殺死。(請謹記 實驗嚴肅 非同兒戲)

    電學史上,富蘭克林身處過渡時期

    總結為兩句話

1. 他提出的電流、正電、負電與電荷守恆的概念都對這一過渡非常關鍵,可以說是整個現代電學理論體系的起點。

2. 在實驗方面,他對儀器的改良和對實驗的設計都產生了重要的影響,電學實驗的重心從追求表演效果,逐漸轉向定量分析。

收集定性規律和表現


逐漸定量化、數理化

班傑明·富蘭克林

對於我們物理學習的偉大啟示者

我完成精神升華了!

編輯:陳思宇


    隨著科學的發展,科學家對電荷有了進一步認知。人們曾經相信的電荷不守恆定律被打破了。

    電荷守恆有兩種說法:

    第一種說法是在任何物理過程中,一個與外界無電荷交換的孤立體系內,電荷的代數和保持不變。這個定律在近200年前就被提出,且已經過大量實驗證明該定律的正確性。近年來雖有少數新的觀點認為高速運動下電荷不守恆,但並沒有被廣泛認可。

    第二種說法是粒子、反粒子對稱,物理定律對粒子與反粒子完全相同。這一觀點被證明是錯誤的。1998年,人類發現一種粒子——正反K介子在轉換中存在時間不對稱性。反K介子轉換為正K介子的速率要快。最終,統治科學界思想的電荷守恆定律被推翻。

 

文字編輯 | 黃佳妮、陳思宇

文字素材提供|郝宇衡

圖片 | 黃佳妮、肖垚、網絡(霧)

設計排版 | 董宇軒

精神支持|高二13班全體同學

 

—END—


相關焦點

  • 富蘭克林、電和避雷針
    科學家們用電進行了實驗,但是關於電的科學思想在數百年中並沒有太大改變。電的「用途」依舊停留在探索和娛樂階段。兩百多年前,班傑明·富蘭克林(Benjamin Franklin)對電很感興趣。作為一個好奇而富有創造力的思想家,富蘭克林想知道的不僅僅流行的把戲。他一直在思考電的問題,並提出了一個非常重要的想法。
  • 富蘭克林放風箏發現電?完全是假的!
    子虛烏有的放風箏事件美國的每個學齡兒童都知道這個故事,班傑明·富蘭克林通過在雷雨中放飛一隻線上系有鑰匙的風箏發現了電,但是這種說法合理嗎?富蘭克林是如何在這個過程中操控風箏而又未被燒焦的呢?所謂的風箏事件有沒有可能完全是子虛烏有?
  • 富蘭克林,第一個把電分為正電和負電來解釋實驗的人
    富蘭克林是第一個把電分為正電和負電來解釋實驗的人。富蘭克林閱讀著他可能搞到手的一切有關電的資料,做著他那簡陋的設備所能提供的實驗。他甚至把鹽缸、醋瓶也當做儀器。這就無怪他的妻子在做飯時經常會發現,那些裝調味品的瓶瓶罐罐不翼而飛了。
  • 第8彈:電的傳導與富蘭克林
    美國的富蘭克林是真正以科學實驗在尋求答案的科學家。
  • 班傑明·富蘭克林真是用風箏發現的電嗎
    麻薩諸塞出生的班傑明·富蘭克林集發明家、作家、出版商、哲學家等多重身份於一身,此外他還是美利堅合眾國的創立者之一。
  • 盤點富蘭克林的幾大發明,原來電是他發現的
    富蘭克林是華盛頓一生最佩服的人,富蘭克林的十大偉大發明中最突出的就是電是誰發明的,電並不是富蘭克林發明的,而是他發現的。
  • 富蘭克林為了證明閃電是電,真的在雷雨天放風箏了嗎?
    富蘭克林為了證明閃電是電,真的在雷雨天放風箏了嗎?大家好我是你們的老朋友海海,為了展現科技的魅力,以後的每一天我都將為大家放送最幹的貨,希望你們會喜歡。今天我要講的是弗蘭克林真的會放風箏嗎?富蘭克林覺得手指有點麻,於是伸出手指靠近那把銅鑰匙,就聽啪的一聲,銅鑰匙上瞬間就發出了一串電光,直接打到了他的手上。富蘭克林痛的大叫一聲,趕緊把手甩開,遠離了銅鑰匙,與此同時他興奮的大聲的喊和自己一起來做實驗的兒子,我受到電擊了,閃電果然就是電。這個實驗可真的是很厲害,因為按照這個實驗,它就成了第一個證明天空中的閃電就是電的科學家。
  • 都知道富蘭克林發現了電的存在,那麼是誰將電力應用於生活的呢?
    而我們這次要說的就是第二次工業革命,第二次工業革命主要是電,我們平常使用的電就是在這個時候被發現利用的。這次工業革命又是能源,不過因為電力的發現,還給我們帶來了其他方面的東西,比如通訊,通信方面迅速得到發展。你可能會覺得電力發現的時候和我們離得非常遠,其實電力的使用只是過了200多年而已。
  • 電是什麼?電是誰發現的?
    首先,作為第一次發文,還是說說電的事情吧,充電充電,第一眼當然忽略不了一個電字!電是啥?電是個一般術語,是靜止或移動的電荷所產生的物理現象。,1732年美國人班傑明富蘭克林,沒錯就是那個100美元上的那個人,提出了正電負電和電流的理論,雖然在現代看來並不完全正確,正電負電和電流的名稱卻都保留了下來,沿用至今,以後應該也不會改了。
  • 科學家的故事---富蘭克林的故事
    1752年6月的一天,美國費城郊區,烏雲密布,電閃雷鳴,在一塊寬闊的草地上,有一老一少兩個人正興致勃勃地在那裡放風箏。突然,一道閃電劈開雲層,在天空劃了一個「之」字,接著一聲雷響,雨點就傾瀉下來了。   只見老者大聲喊道:「威廉,站到那邊的草房裡去,拉緊風箏線。」這時,閃電一道亮過一道,雷鳴一聲高過一聲。突然威廉大叫:「爸爸,快看!」
  • 人與電的淵源(二)
    第一位認真研究電現象的是英國的醫生、物理學家吉爾伯特。1600年,他發現金剛石、水晶、硫磺、火漆和玻璃等物質,用呢絨、毛皮和絲綢摩擦後,也能吸引輕小物體,有「琥珀之力」,他認為這可能是蘊藏在一切物質中的一種看不見的液體在起作用,並把這種液體稱之為「琥珀性物質」。後來根據希臘文「琥珀」一詞的詞根,擬定了一個新名詞──「電」。但吉爾伯特的工作僅停留在定性階段。
  • 電是誰發明的 誰發明了電
    在現在高科技的時代,電是我們絕對離不開的東西,生活的方方面面都會用到點,那麼我們生活中使用的電是誰發明的呢?  最早提出電這個概念的是公元左右時期,古希臘哲學家泰勒斯拿家裡的琥珀棒蹭小貓,發現琥珀棒把小貓的毛吸起來了,還能吸起來羽毛。
  • 我們都在用電,那麼電是誰發明的呢?
    1、電是被美國的科學家富蘭克林發明的。 2、1732年,美國的科學家富蘭克林(Benjamin Franklin,1706~1790)認為電是一種沒有重量的流體
  • 電到底是怎麼發現的?古人真聰明
    我們生活中離不了,但是什麼是電?今天小編給你揭秘!我們在生活、生產和工作中,無論是照明、取暖、聽廣播、看電視,還是開機器、煉鋼鐵,都要用到電。電是一種很重要的能源。我國古書中也有虎珀拾芥的記載,並且把打雷、打閃等現象叫做「陰陽相激為電」。這是人類最早對一些電現象的認識。但是,那時由於人類對電沒有作更深入的研究,所以,對電的性質還是一無所知。只是到了近二、三百年,人們對電的本質才逐步有了認識。特別是近代電學的奠基人,美國傑出的科學家富蘭克林,對揭開電的秘密作出了卓越的貢獻。
  • 班傑明·富蘭克林發現了電?
    班傑明·富蘭克林發現了電?班傑明·富蘭克林擁有眾多榮耀,他是美國國父,啟蒙運動的代表人物,外交家,頭銜數不勝數。一項被錯誤地歸功於富蘭克林的成就,便是他發現了電。作為一名成就卓著的科學家,富蘭克林的確用電來做過實驗,但是他不是第一個描述並探索電和磁的特性的人。最早關於磁的描述可以追溯到2600年前的古希臘米利都的泰勒斯,他發現鐵能夠被磁鐵礦所吸附,但是他認為是鐵擁有靈魂。而最早用科學的方法來解釋這種現象則在幾百年之後。威廉·吉爾伯特,英國16世紀的一位科學家,他曾受到伽利略的表揚,因為他建立了電和磁的產生的基本規律,甚至發現地球本身也會產生磁場。
  • 電學史上的富蘭克林
    在東西方的傳統文化中,天上的雷電總會被賦予某些神聖意義,例如神靈的懲罰,富蘭克林的實驗的確對這類傳統迷信給予了打擊。不過,這件事情之所以可能,前提在於,人們已然認為「地上的電」並不神秘。如果人們對「地上的電」毫無了解,或者以為是巫術,那麼引下天雷的人頂多會被理解為「大法師」,並不會破除人們對天雷的迷信。
  • 人與大自然較量 第一個抓住雷電的人富蘭克林
    在18世紀中葉,人們對電的了解還是不多,對天上的雷電更是迷惑不解。人們懼怕雷電,心中充滿了恐懼和疑惑。雷電發生在空中,人們夠不著也摸不到,要研究它真是太難了。  風箏是孩子們的玩具,而富蘭克林卻想到用風箏去捕捉雷電。
  • 富蘭克林和那隻風箏
    班傑明·富蘭克林通過在雷雨中放飛一隻線上系有鑰匙的風箏發現了電。當他們再大一點,這些學生就禁不住想:「這種說法合理嗎?」班傑明是如何在這個過程中操控風箏而又未被燒焦的呢?然後就是課間休息時間,這個疑問又被拋之腦後了。對那些偶爾還在思索的人,我可以給他們提供答案。所謂的風箏事件其實可能完全子虛烏有。  這並不等於否認班傑明·富蘭克林是電場領域的先驅。
  • 1790年4月17日 電學奠基人富蘭克林逝世
    1790年4月17日 電學奠基人富蘭克林逝世  人們日常用的電燈、電話、電報、電車,直至尖端技術的發明和利用,都與電密不可分。然而在大約250多年前,人們對於電還茫然無知。當時西方人把雷電叫作「上帝的火」。
  • 電與磁在我們生活中舉足輕重
    當手機提醒「電量不足,請及時充電」時,我們心中對電的渴望應該是最強烈的了。電本是一種自然現象,其本質則是電子在電場中的定向移動。我們最常見的莫過於閃電了。美國著名科學家班傑明·富蘭克林在1752年6月的一天冒著生命危險把帶有導電裝置的風箏放上高空。這一天陰雲密布,雷電交加,瓢潑大雨眼看就要降臨。富蘭克林等待這一刻多時了,風箏飛上高空,成功把閃電導入萊頓瓶中。