课外拓展



莱顿瓶的由来

  1746年4月,许多巴黎市民从四面八方向巴黎圣母院教堂前的广场聚集观看一场神奇的科学表演。下午3时,表演开始了,为首的神父——巴黎实验物理学校教师诺雷让700名修道士手拉手地围成一个直径约270米的半圆圈,他走到圆圈的中心后将一只银光闪闪的玻璃瓶高高举起,大声宣布说:“这就是近几个月来大家所热衷的‘莱顿瓶’,现在我将使各位亲眼目睹它的神威。”接着,诺雷让助手摇动摩擦起电机向莱顿瓶充电;之后,他让排头的修道士手捧玻璃瓶,再令排尾的修道士上前用手去握从莱顿瓶中央金属棒引出的导线。就在修道士接触到这导线的瞬间,蓦然一声“噼啪”响,700多名修道士不约而同跳了起来,而且一个个都被吓得面如土色。这一触目惊心的场面,使所有的观众都惊得目瞪口呆:小小的一个玻璃瓶,哪来这么巨大的威力,真是不可思议!“这威力并不是来自瓶子,而是莱顿瓶内所储藏的电,电将是未来世界的主宰!”诺雷教师讲起莱顿瓶的发明故事。

  话说在荷兰的阿姆斯特丹和海牙之间有一座美丽而静谥的小城,叫莱顿城。城里有一所古老又著名的高等学府,就是创建于中世纪的莱顿大学。大学里有一位从事刚兴起的电现象研究的物理学家,名叫马森布罗克,他对当时发明的几种摩擦起电机很感兴趣,想通过实验找到一种能把静电“储存”起来的容器。1745年的一天,马森布罗克来到实验室,而助手则像往常一样已经把实验装置准备好了:桌上摆着一台摩擦起电机,上方用丝线水平悬吊着一根铁管,铁管的一端与起电机的玻璃球接触,另一端悬空绕着一根钢丝。为了验证起电机产生的电荷能从铁管的玻璃球端传到钢丝端,马森布罗克叫助手用手摇动起电机,自己则用手指慢慢接近铜丝,结果很快看到手指与钢丝之间出现了电火花!马森布罗克忽然产生了一个灵感,他让助手找来一个盛水的玻璃瓶,并用丝线吊在绕有铜丝的铁管一端,使钢丝正好插在玻璃瓶的水中。他想:铁管上传过来的电荷也许可以储存在水中。实验开始了,助手一次又一次地手摇起电机,马森布罗克也一次又一次地小心用手指测试电火花。突然,他发现瓶子有点儿晃动,于是伸过另一只手去托住瓶子。就在这一瞬间,猛然“嘣”的一声巨响,马森布罗克被击倒在地,手臂上所感觉到剧烈麻痛比刚才有手指受到的针刺般灼痛要厉害不知多少倍!

  尽管马森布罗克一时还未弄清楚这现象的来龙去脉,但强烈的放电现象立即引起周围人的好奇。消息不胫而走,闻讯赶来看热闹的人络绎不绝;很快这个消息传到法国的诺雷耳朵中,他对用水“储存”电也很感兴趣,于是反复做实验,最后终于弄明白这是干燥的玻璃瓶把静电“储存”起来了。由于这个最早的储存电的容器是马森市罗克在莱顿城发明的,因而得名“莱顿瓶”。

  马森布罗克和诺雷明白了干燥玻璃瓶能储存静电后,就开始对莱顿瓶作改进:先在玻璃瓶的内外壁上粘贴一层锡箔,再在瓶口盖上绝缘软木塞,塞子中央还打了个孔并插上一根金属棒,棒的上端是个金属球,下端用金属链与锡箔相连。当用一个带电体或起电机的导体与金属球接触时,如果带电体带正电的话,瓶内的锡箔上就会带上正电;由于静电感应的缘故,瓶外的锡箔因与大地接触,大地上就会有负电荷跑到瓶外的锡箔上。此时一旦把带电体移去,内外锡箔上所带的正、负电荷因为彼此相互吸引,好像组成一个“家”一样,都和睦相处地留在那里,很长时间也不会消失,这就是莱顿瓶充电的原理。使用莱顿瓶内的电时,只须用导体将金属球和瓶外壁锡箔相接,就会马上产生强烈的火花放电,而且放电时所发出的电火花可以点燃酒精灯,这个过程会持续到瓶内外两种电互相中和、不再带电为止,这就是莱顿瓶的放电。

  莱顿瓶被发明问世后,好多人只是用它来进行电杀小鸡、小鸟和使钢针磁化的表演,结果吸引了一部分科学家对电学进行深入的研究,比如著名的富兰克林用风筝从天空引下雷电便是其中的一例。而我们今天在各种电器中广泛应用的电容器,其实都是根据莱顿瓶的原理而制成的。

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