电的故事

978-7-115-60056-1
作者: 夏国祥
译者:
编辑: 王朝辉

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本书的主角是“电老虎”—一个能力强大、脾气暴躁、非常不好控制的“猛兽”! 本书从古人对摩擦生电的认识说起,以在历史上曾经产生过重大影响的科学家(如 富兰克林、爱因斯坦、戴维、贝尔、爱迪生、法拉第、麦克斯韦、赫兹、库珀等)及其重要的发明贡献为脉络,结合他们的生平,讲述人类认识电和利用电的有趣历史。比如,人类是怎样从摩擦生电现象中发现电的存在的,电鳗可令其他动物丧命的神秘力量到底是什么,富兰克林是如何用风筝收集闪电的,科学家是怎样改良发电机的,爱迪生又是怎样把纽约市变成历史上第一个用上电的“不夜城”的…… 阅读本书,在科学发展的历程中探索,你不仅可以了解有趣的科学知识,还能从一个个小故事中获取很多做人的道理、学习的方法。

图书摘要

版权信息

书名:电的故事(增订版)

ISBN:978-7-115-60056-1

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版  权

编  著 夏国祥

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内 容 提 要

本书的主角是“电老虎”——一个能力强大、脾气暴躁、非常不好控制的“猛兽”!

本书从古人对摩擦起电的认识说起,以在历史上曾经产生过重大影响的科学家(如富兰克林、爱因斯坦、戴维、贝尔、爱迪生、法拉第、麦克斯韦、赫兹、库珀等)及其重要的发明贡献为脉络,结合他们的生平,讲述人类认识电和利用电的有趣历史。比如,人类是怎样从摩擦起电现象中发现电的存在的,电鳗可令其他动物丧命的神秘力量到底是什么,富兰克林是如何用风筝收集闪电的,科学家是怎样改良发电机的,爱迪生又是怎样把纽约市变成历史上第一个用上电的“不夜城”的……

阅读本书,在科学发展的历程中探索,你不仅可以了解有趣的科学知识,还能从一个个小故事中获取很多做人的道理、学习的方法。

电改变了世界

电可能是今天人类最依赖的东西了。闪电是人类所见过的最壮观的电现象之一。在希腊神话中,闪电是众神之王、天空和雷电之神宙斯的武器。

宙斯

电驱除了长夜的黑暗,让我们可以在宽敞明亮的房间里工作、学习、生活。

电让我们可以通过电话、互联网,跟处在世界不同角落的人们声气相通、形影相随,好像面对面地坐着聊天一样。

电让车辆正常运行,将人们喜欢的东西运往世界各地。

电让计算机像人一样有了“智能”,让它帮我们做工作,陪我们玩游戏。

电能帮人们恢复健康,但电又被称作“电老虎”,使用不当就会伤人。

自从有了电,人类在20世纪这一个世纪里所取得的成就超过了以往所有世纪取得的成就的总和。电本身是神奇的,而电走进人类生活的故事也极其奇妙、有趣。

灯火通明的现代大都市

古人对电的认识

电是一系列与电荷的存在和运动相关的物理现象。自然界中的很多现象都和电有关。根据科学家的推测,原始人使用的最早的火可能来自闪电引发的山火。

原始人与被闪电引发的山火

很早以前,人类就注意到电这种物理现象。早在公元前2750年,除了天空中的闪电,古埃及人就注意到尼罗河里能发电的鱼类,并称它们是“尼罗河里的雷使者”,认为这类鱼可能是其他鱼类的保护者。

老普林尼

那之后大约1000年,发电鱼所具有的发电现象再次被一些古希腊人、古罗马人和阿拉伯人所提及。历史学家老普林尼等一些古罗马人认为,被电鲶或者电鳐电击后人会感到麻木,但不会对身体造成伤害,而且他们还注意到电可以穿过某些物质。后来还有医生开出药方,让痛风或者头疼的病人用摸发电鱼的方法治疗他们的疾病。

电鲶

电鳐

在一本年代约为公元前1000年的印度古书《投山仙人集》中,描述了一种按现代观念理解应该是电池的东西,并且提到可以用这种东西把水变成气体。这当然很容易让人联想到电解水这个实验。

科学家设想的古印度“电池”结构

巴格达电池

1936年,在伊拉克巴格达城的一处古墓中,考古学家发现了一种后来被称为“巴格达电池”的装置。这种物品的外壳是一个陶罐,内部装有沥青,沥青中埋着铜套筒和铁棒。制造年代约为距今2000年前的帕提亚帝国时代。一些科学家认为,这是古代的一种电池。

巴格达电池的结构

“巴格达电池”和古印度“电池”的存在,意味着古代人对电的知识有一定了解。

在距今3000多年前的我国殷墟甲骨文中,就已经有“雷”字和“电”字。东汉学者王充认为“云雨至则雷电击”,闪电能烧焦人的头发、皮肤、草木等,所以闪电的本质是火。他还记录了玳瑁贝壳吸附草屑的现象,认为静电放电时产生的闪光是一种奇异的火光。西晋人张华曾注意到,用梳子梳头发时,以及脱丝绸或毛制衣服时,会出现摩擦起电的现象。

张华        王充

泰勒斯研究摩擦起电

人类最早开始深入思考电这种物理现象,可能是从古希腊哲学家泰勒斯开始的。

泰勒斯于约公元前624年出生于古希腊的米利都(今属土耳其)。他最广为人知的故事是根据气候的变化投资橄榄油行业并赚了大钱。

泰勒斯

有一年冬天,泰勒斯在工作时,看到工具桌上有一块黄色的琥珀上落了尘土。他就拿起琥珀,用自己的外套把琥珀擦干净后,重新放回桌子上。

泰勒斯预言橄榄的丰收

然而,就在一瞬间,一件神奇的事情发生了:乱糟糟的工具桌上有一些残留的木屑,忽然像长了脚一样动了起来,被某种神秘的力量所吸引,粘在了琥珀上面。

为了确认自己不是产生了幻觉,他再次用外套擦了擦琥珀,然后用琥珀靠近碎木屑。这一回可能是因为泰勒斯擦得比较用力,一些木屑被更迅速地吸到了琥珀上面。

泰勒斯摆弄着粘有木屑的琥珀,陷入了沉思。他很想知道琥珀是不是也能吸引其他东西。通过实验,泰勒斯发现琥珀确实能做到这一点,但必须在摩擦过以后。

琥珀经摩擦后能吸引木屑、羽毛等物体这件事,吸引了泰勒斯

这个发现让泰勒斯兴奋不已。他想起了克里特岛牧羊人马格努斯的传奇经历。有一次马格努斯在伊得山上放羊,忽然发现自己无法移动脚步了。到底是怎么回事儿?仔细研究了一番,他发现原因出在他的鞋上。他的鞋上布满了铁钉,被山上的岩石吸住了。当然我们现在都知道,这种岩石其实是天然的磁铁矿。

牧羊人马格努斯在山上放羊

磁铁矿有种很奇特的特性,就是能吸引铁。相信大家都玩过磁铁,磁铁可以吸引任何铁制的东西。磁铁矿就是天然的磁铁,分布在世界上的很多地方,它跟人造的磁铁一样能吸引铁。

磁铁能够吸引铁的原因是磁铁能让铁发生磁化,产生磁场,然后与磁铁的磁场相互吸引

泰勒斯对牧羊人马格努斯的故事十分清楚,他知道磁铁矿天然地能吸引铁,但为什么琥珀在被摩擦后而且只有在被摩擦后才能吸引东西呢?磁铁矿吸引铁和琥珀摩擦后吸引物体,这两种现象之间究竟有什么关系呢?泰勒斯百思不得其解。

泰勒斯后来提出了一个假说:琥珀经摩擦后吸引物体的力和磁铁矿吸引铁的力是相同的,将它们都称为“磁力”。

泰勒斯的发现可能是人类对于静电和磁力的最早的观察。限于当时的条件,他没办法研究出电和磁力到底是什么。他的发现为后来的科学家打下了基础。在英文中,“电”这个词写作“electricity”,是从古希腊文“elektron”(琥珀)派生来的;磁铁写作“magnet”,则是从牧羊人马格努斯的名字“Magnus”派生来的。另外还有一个说法,认为“magnet”这个词源于古代安纳托利亚(今土耳其境内)的城市“Magnesia”(马格尼西亚)。这个城市附近的山中有很多天然磁铁矿。“magnet”的本意是“来自马格尼西亚的(石头)”。

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