抽气机也同样有许多著名的科学家进行改良, 如本想以时钟解决航海定位问题的惠更斯,还有电学发展史的重要人物豪克斯贝则造出了双圆筒泵.
从某种方面来说,格里克的成功其实是他的抽气机的成功,而波义耳定律被看成波义耳的原因也是他制造出了精密的抽气机,因为不管以前有多少人以直觉说出气体的体积与气体的压力成反比,但他们都不能加以证明,唯有波义耳做到了这一点.
波义耳的大型气压实验
日期:2011-09-28 18:54:23
4.4 1660年格里克
1660 年,格里克根据气压的突然下降预报出一次严重风暴,使人们对气压问题兴趣大增.而在同年,不经意间,他在电磁学上也有了突破,不过在他看来,这只是科学实验上的一个小玩意,根本没有什么用处.
1660 年前,格里克一直在研究航海安全方面的问题,也一直在研究罗盘,可是进展不大,它不可能用于航海定位,没料到气压反倒是他一举成名.但电磁学他还是未放弃.
1660年的某一天傍晚,格里克又在他的小实验室里做摩擦起电的实验。他先是发现一些摩擦过的物体能吸引轻小的东西,而另一些摩擦过的物体却并没有这种能力.后来,当他用手指碰到一块则刚摩擦过的琥珀时,发出了很微小的噼啪声,而且随每一次噼啪声都伴有很微弱的闪光。
为什么有的物体摩擦后能吸引轻小物体,有的却不能?又为什么能发出声音和闪光?格里克迷惑不解.
首先说一下为什么有的物体如琥珀,玻璃摩擦后能吸引物体,有的却不能.
绝缘体被摩擦后,一方带正电,一方带负电,正电荷与负电荷分离,并且由于绝缘体内正电荷与负电荷不能流动,从而一直保持着分离状态,摩擦之所以能产生电也是因此.而导体,如金属在被摩擦后也一样产生了电,但它随时又“跑”回去了,所以看上去,摩擦它也不能生电.
需要注意的是,金属不但能摩擦生电,而且它的自由电子特别容易“叛变,”不过,这个“叛变”的电子总是在“叛变”后又在瞬间跑回去,这样折腾来折腾去,铜还是不能显示出带静电状态,可是也由于铜的自由电子特别容易“叛变,”在静电的情况下,导体中的电子会象个调皮的孩子跑来跑去,结果一事无成,这个“孩子”在静电的情况下成不了大器,可在有电流时,它的“调皮”就有作用了,由于它太活泼,电子能够轻易的移动,所以用它做导线,是很好的材料.
摩擦后带电的绝缘体总想回到原来的位置而又不能如导体一样自动回去,那它怎么办呢? 它会吸引周边的适合的电子进行补充,这样轻小物体就被吸引过来了。例如带正电的塑料尺,靠近小纸片时,小纸片的正电荷向较远的一段移动,负电荷向近的一方移动,这样正与负才发生吸引。或者可以说小纸片一面带正电,一面带负电,这时的小纸片就如磁铁有两极一样,所以,带正电的塑料尺并不是随意的就吸引小纸片,而是吸引小纸片带负电的那一面.
但是看到这里,有人或许会问:电池的两极为何不能吸引细小物体?也可以说用家中的电线吸引纸片为什么吸不起来?
在发这一节前,先提出几个问题,请大家思考和讨论:
一,金属等导体为什么一般不能呈现出带静电状态,而却又能导电,是导线的好材料?或者也可以说,绝缘体能带静电,可为什么不能导电?
二,静电能吸引小物体,电池为什么不能吸引轻小物体,也可以说用家中的电线吸引纸片为什么吸不起来?
三,将零线与火线直接连在一起会短路,电热丝也是一种导线,为什么不会短路?
友情提示:喝酒有害健康!哈哈......到现在头还疼.
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日期:2011-09-29 10:24:13
4.5 静电排斥
格里克猜测,这声响和闪光可能是一部分电被释放出来了。格里克想,琥珀经过摩擦可以吸引轻微的东西,可以发出声音和光,那么摩擦得猛烈一点,会发生什么情况呢?格里克想试一试,或许会有什么意想不到的发现.
但是,如果要将这一实验继续进行下去,必须要有一块很大的琥珀来摩擦,然而大块的琥珀价格非常昂贵,格里克想,是不是可以用什么物质来代替琥珀呢?
不久后,格里克开始试验用硫磺代替琥珀,看是否能做成摩擦起电机。
格里克拿来一个有足球那样大的球状玻璃烧瓶,里面装满了黄色的硫磺碎块,用火加热到硫磺全部熔化,同时不断地向瓶里加进硫磺,直到圆形烧瓶里充满硫磺溶液为止。然后向烧瓶正中插入一根圆木柄,当这硫冷却后,他就打碎玻璃, 把这样得到的硫球装在一个木的轴干上,使它可以自由转动,他用一只手握住木柄,使硫磺球绕轴旋转,另一只手按在球体上,随着球的不停转动,硫磺球表面就会因摩擦而生电,充满大量的电荷,这就是第一个经过摩擦而得到最多量电荷的器件。
当格里克用手指靠近它时,便会看到发光,听到爆裂声。在电学历史上,格里克是第一个通过实验而观察到物体放电时发生噼啪声和闪烁的电火花的人。由于电量大,火花也亮,即使在白天也清晰可见,格里克非常高兴,逢人就说,而看到的人们也非常惊奇。空气是绝缘体,不太容易放电,但是当电压较强,两者距离较近时,就能破坏掉空气的绝缘状态,从而发生较强烈的瞬间放电.在这个实验中出现噼啪声和闪烁的电火花就是如此,雷电也是如此.
格里克还发现起电的硫球甚至还能吸引附近的水滴.
比吉尔伯特更进一步的是,格里克还发现了电排斥现象.由于格里克起电机的起电量足够强,正是在用这种机器进行工作时,他发现带同样电的物体相斥,发现电的排斥现象。他发现如果把带电棒接近金属屑时,它们刚开始会吸引,然后排斥.这是由于带电棒吸引与它电性相反的金属屑,可被吸引的金属屑随即与金属棒一样带上相同的电,于是两者排斥.
静电排斥实验要想做成功很难,主要有两个原因:一是摩擦起电产生的电荷量不多,带电体间排斥力不强;应把这种弱电场力放大,使实验现象明显.二是电荷流失速度很大,对实验有影响.所以,静电排斥只有在格里克发明了起电机之后才能发现.
格里克又发现,一个先被起电的硫球吸引、后被排斥的物体被其他物体所吸引,而在它同手指或者地接触以后,或者在靠近火焰之后,它又被吸引到硫球。这样,一根放在带电球和地板之间的羽毛便在这两者之间上下跳动。
格里克对这种现象很奇怪,然后他邀请了一些朋友,对他们说要表演一个魔术,当朋友们到齐后,格里克着用纸剪了几个花蝴蝶,放到地板上,格里克用力的摇动摩擦起电机,然后将当起电球放到蝴蝶的上方时,蝴蝶竟在起电球与地板间上下跳动,开始翩翩起舞起来.所有的客人都大吃一惊,不明白这是怎么回事.
这时,格里克已经明白这是电排斥的作用,可是,仍然让人难以理解的是:为什么在靠近火焰之后也会发生这种现象呢?
现代的人们知道,蜡烛火焰一样也能产生静电,因为蜡烛火焰就是一种电离剂,当蜡烛火焰将空气加热,于是将空气电离成正离子和负离子,空气中这部分空间变成了导电区.
这通过一些静电实验也可以得到证明,将一支点燃的蜡烛固定在桌上.再将静电起电机放在蜡烛附近约2厘米处.转动起电机后,如果起电机带的是正电,可观察到蜡烛火焰仿佛受到“风”吹一样,弯离放电球,如用起电机带的是负电,蜡烛火焰受到吸力,靠近起电机.更有趣的是,当将蜡烛火焰放在带正电与带负电的两个起电机之间是.蜡烛火焰将变成倒三角形.
日期:2011-09-29 12:01:05
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