風箏實驗

風箏實驗

班傑明·富蘭克林(Benjamin Franklin)是18世紀美國的實業家、科學家、社會活動家、思想家、文學家和外交家。他是美國歷史上第一位享有國際聲譽的科學家和發明家風箏實驗是美國先賢班傑明·富蘭克林的一次關於雷電的實驗。風箏實驗的成功使富蘭克林在全世界科學界的名聲大振。富蘭克林和他的兒子一道拉著風箏線,父子倆焦急的期待著,此時,剛好一道閃電從風箏上掠過,富蘭克林用手靠近風箏上的鐵絲,立即掠過一種恐怖的麻木感。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,這是做電實驗的第一個犧牲者。

概述

班傑明·富蘭克林(Benjamin Franklin)是18世紀美國的實業家、科學家、社會活動家、思想家、文學家和外交家。他是美國歷史上第一位享有國際聲譽的科學家和發明家風箏實驗是美國先賢班傑明·富蘭克林的一次關於雷電的實驗,1752年6月的一天,陰雲密布,電閃雷鳴,一場暴風雨就要來臨了。富蘭克林和他的兒子威廉一道,帶著上面裝有一個金屬桿的風箏來到一個空曠地帶。富蘭克林高舉起風箏,他的兒子則拉著風箏線飛跑。由於風大,風箏很快就被放上高空。剎那,雷電交加,大雨傾盆。富蘭克林和他的兒子一道拉著風箏線,父子倆焦急的期待著,此時,剛好一道閃電從風箏上掠過,富蘭克林用手靠近風箏上的鐵絲,立即掠過一種恐怖的麻木感。他抑制不住內心的激動,大聲呼喊:“威廉,我被電擊了!成功了!成功了!我捉住‘天電’了!!”隨後,他又將風箏線上的電引入萊頓瓶中。回到家裡以後,富蘭克林用雷電進行了各種電學實驗,證明了天上的雷電與人工摩擦產生的電具有完全相同的性質。富蘭克林關於天上和人間的電是同一種東西的想法,在他自己的這次實驗中得到了光輝的證實。

風箏實驗的成功使富蘭克林在全世界科學界的名聲大振。英國皇家學會給他送來了金質獎章,聘請他擔任皇家學會的會員。他的科學著作也被譯成了中國、法國、英國、德國等多種語言。他的電學研究取得了初步的勝利。然而,在榮譽和勝利面前,富蘭克林沒有停止對電學的進一步研究。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,這是做電實驗的第一個犧牲者。血的代價,使許多人對雷電試驗產生了戒心和恐懼。但富蘭克林在死亡的威脅面前沒有退縮,經過多次試驗,他製成了一根實用的東西,叫避雷針。他把幾米長的鐵桿,用絕緣材料固定在屋頂,桿上緊拴著一根粗導線,一直通到地里。當雷電襲擊房子的時候,它就沿著金屬桿通過導線直達大地,房屋建築完好無損。1754年,避雷針開始套用,但有些人認為這是個不祥的東西,違反天意會帶來旱災等等災害的。就在夜裡偷偷地把避雷針拆了。然而,科學終於將戰勝愚昧。一場挾有雷電的狂風過後,大教堂著火了,拆了避雷針的人們的屋子也著了火;而裝有避雷針的高層房屋卻平安無事。事實教育了人們,使人們相信了科學。避雷針相繼傳到英國、德國、法國,最後普及世界各地。

傳言:富蘭克林曾經與雷電有親密接觸。據說他將一把銅鑰匙,系在風箏線的末端。風箏升入雷雨雲層,閃電在風箏附近閃爍,雷聲隆隆。一道閃電掠過,風箏線上有一小段直立起來,像被一種看不見的力移動著。富蘭克林突然覺得他的手有麻木的感覺,就把手指靠近銅鑰匙,頃刻之間,銅鑰匙上射出一串火花。富蘭克林大叫一聲,趕緊把手遠離了鑰匙。他喊到:“威廉!我受到電擊了!現在可以證明,閃電就是電”。

真相:富蘭克林的成就實在是數不勝數。他參加起草了《獨立宣言》和美國憲法,擔任過州長,是美國歷史上第一位駐外大使,出版了費城第一份報紙《賓夕法尼亞報》、美國第一本醫學專著、第一部小說以及其他很多暢銷書,在多個科學領域也有很多貢獻。(他甚至成了財富的象徵)

富蘭克林生前身後自然流傳著很多故事,這個帶電風箏的故事就是其中之一。作為流傳已久的經典傳說,很多美國人深信不疑。在國內,作為語文教科書里的“老段子”,同樣人盡皆知。可是這到底是個神話還是真有其事呢?

富蘭克林是第一個提出用實驗來證明天空中的閃電就是電的的科學家,那是在1750年。但是第一個付諸於實踐的卻是法國科學家——他像圖中那樣觀察到了鐵棒上的火花,不過沒有用身體近距離去碰鐵棒。此後,還有一些研究者也做了類似的實驗。在俄羅斯有一位物理學家在模仿這個實驗時,因為操作不慎被雷電擊死。

在幾年後,有傳聞和一些書籍稱富蘭克林用風箏替代了鐵棒,做了這個著名風箏雷電的實驗,但是缺乏充足的證據。後來有研究者發現富蘭克林本人也從來沒有正式承認做過這個實驗。儘管對於富蘭克林是否做過風箏實驗存在爭議,但是有一點可以肯定的是,富蘭克林即使做過風箏實驗,也肯定不會和傳說中的一模一樣。

實驗若成功,富蘭克林必死

如果雲層上的電荷聚集越來越多,和地面之間形成的電壓越來越大,最後它們擊穿十幾千米厚的空氣,形成一條到達地面的導電通道,釋放巨大的能量,這就產生了雷電。如果這條通道正好途經某個人的身體,放電電流會很大,數量級達到幾十千安甚至百千安以上。那么大的電流流過受害者的軀體,首先傷害的是受害者的大腦和心臟。因為幾毫安的電流就足以使人類的心臟發生心室纖維性顫動、停搏。雷電流也會致使呼吸系統麻痹而停止呼吸,從而致人喪命。此外,雷電流的極大的機械效應足以撕裂受害者的皮膚和肌肉,而強烈的熱效應也足以燒焦受害者的軀體。這種雷擊事故稱為“直接雷擊”。遭受直接雷擊的人十有八九會死亡,即使沒有死亡也會重度受傷。如果這條導電通道沒有直接通過人體,相隔一段距離,比如擊中了附近的一棵樹,人體仍然有可能因為感應的電流而觸電,稱為“感應雷擊”。感應雷擊有時會比較弱,被擊中者無大礙,受雷擊大難不死的幸運兒大多數是這種情況。

如果按照故事中的情節,風箏被雷電擊中,雷電電流順著風箏線一直到鑰匙,富蘭克林的手指與鑰匙之間距離很近,而且之間產生了明亮火花。富蘭克林這樣直接被雷擊擊中,絕不可能安然無恙。

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