富兰克林发现电的故事是基于一系列精心设计的实验,其中最著名的是他利用风筝和钥匙来“捕捉天电”的实验。以下是这个故事的概述:
理论构建:
在18世纪,富兰克林提出电是一种无重量的流体,存在于所有物体中。他进一步假设,当物体得到比正常份量多的电时,称为带正电;若少于正常份量,则称为带负电。他还提出了电荷守恒定律,即电荷不能被创造或消灭,只能从一个物体转移到另一个物体。
风筝实验:
1752年7月,在一个风雨交加的夜晚,富兰克林进行了一项具有里程碑意义的实验。他制作了一个风筝,在风筝上系了一把钥匙,并将风筝放入雷雨云中。当闪电击中风筝时,他通过接触风筝上的钥匙,感受到了一阵电击,并在钥匙与手指之间观察到了火花。这个实验表明,空中的闪电与地面上的电是同一回事。
验证电荷性质:
富兰克林通过这个实验,不仅证明了闪电和地面电的一致性,还进一步研究了电的性质。他提出了正电和负电的概念,并用莱顿瓶等实验工具,对电进行了定量研究。
发明避雷针:
基于他的实验结果,富兰克林在1750年提出了避雷针的建议,用以保护建筑物免受雷击。这一发明在1852年在法国马利大学得到应用,极大地减少了雷电对人类社会的破坏。
电流概念:
富兰克林的实验和理论工作不仅揭示了电的性质,还帮助他提出了电流的概念,并为后来的电学研究奠定了基础。
富兰克林的实验和理论不仅改变了人们对电的认识,还为现代电学的发展做出了巨大贡献。他的风筝实验成为电学史上一个永恒的传奇,激励了无数后来的科学家继续探索电的奥秘。