正文 261 物理學之電學 2 文 / 月之輪迴

    大約在1660年，德國馬德堡的蓋利克發明了第一台摩擦起電機。他用硫磺製成形如地球儀的可轉動球體，用乾燥的手掌摩擦轉動球體，使之獲得電。蓋利克的摩擦起電機經過不斷改進，在靜電實驗研究中起著重要的作用，直到19世紀霍耳茨和推普勒分別發明感應起電機後才被取代。

    18世紀電的研究迅速發展起來。1729年，英國的格雷在研究琥珀的電效應是否可傳遞給其他物體時發現導體和絕緣體的區別：金屬可導電，絲綢不導電，並且他第一次使人體帶電。格雷的實驗引起法國迪費的注意。1733年迪費發現絕緣起來的金屬也可摩擦起電，因此他得出所有物體都可摩擦起電的結論。他把玻璃上產生的電叫做「玻璃的」，琥珀上產生的電與樹脂產生的相同，叫做「樹脂的」。他得到：帶相同電的物體互相排斥；帶不同電的物體彼此吸引。

    1745年，荷蘭萊頓的穆申布魯克發明了能保存電的萊頓瓶。萊頓瓶的發明為電的進一步研究提供了條件，它對於電知識的傳播起到了重要的作用。

    差不多同時，美國的富蘭克林做了許多有意義的工作，使得人們對電的認識更加豐富。1747年他根據實驗提出：在正常條件下電是以一定的量存在於所有物質中的一種元素；電跟流體一樣，摩擦的作用可以使它從一物體轉移到另一物體，但不能創造；任何孤立物體的電總量是不變的，這就是通常所說的電荷守恆定律。他把摩擦時物體獲得的電的多餘部分叫做帶正電，物體失去電而不足的部分叫做帶負電。

    嚴格地說，這種關於電的一元流體理論在今天看來並不正確，但他所使用的正電和負電的術語至今仍被採用。他還觀察到導體的尖端更易於放電等。早在1749年，他就注意到雷閃與放電有許多相同之處，1752年他通過在雷雨天氣將風箏放入雲層。來進行雷擊實驗，證明了雷閃就是放電現象。在這個實驗中最幸運的是富蘭克林居然沒有被電死。因為這是一個危險的實驗，後來有人重複這種實驗時遭電擊身亡。富蘭克林還建議用避雷針來防護建築物免遭雷擊，1745年首先由狄維斯實現，這大概是電的第一個實際應用。

    富蘭克林聯想到往萊頓瓶裡蓄電的事，於1752年6月做了一個把風箏放到雷雨雲裡去的實驗。其結果，發現了雷雨雲有時帶正電有時帶負電的現象。這個風箏實驗很有名，許多科學家都很感興趣，也跟著做。1753年7月。俄羅斯科學家利赫曼在實驗中不幸遭電擊身亡。

    通過用各種金屬進行實驗，意大利帕維亞大學教授伏打證明了鋅，鉛，錫，鐵，銅，銀，金，石墨是個金屬電壓系列，當這個系列中的兩種金屬相互接觸時。系列中排在前面的金屬帶正電，排在後面的金屬帶負電。他把銅和鋅做為兩個電極置於稀硫酸中，從而發明了伏打電池。電壓的單位「伏特」就是以他的名字命名的。

    19世紀初。正是法國大革命後進入拿破侖時代。拿破侖從意大利歸來，在1801年把伏打召到巴黎，讓他做電實驗，伏打也因此獲得了拿破侖授予的金質獎章和萊吉諾-多諾爾勳章。

    3.伏打電池的利用與電磁學的發展

    伏打電池發明之後，各國利用這種電池進行了各種各樣的實驗和研究。德國進行了電解水的研究，英國化學家戴維把2000個伏打電池連在一起，進行了電弧放電實驗。戴維的實驗是在正負電極上安裝木炭，通過調整電極間距離使之產生放電而發出強光，這就是電用於照明的開始。

    1820年。丹麥哥本哈根大學教授奧斯特在一篇論中公佈了他的一個發現：在與伏打電池連接了的導線旁邊放一個磁針，磁針馬上就發生偏轉。

    俄羅斯的西林格讀了這篇論。他把線圈和磁針組合在一起，發明了電報機（1831年）。這可說是電報的開始。

    其後，法國的安培發現了關於電流周圍產生的磁場方向問題的安培定律（1820年），法拉第發現了劃時代的電磁感應現象（1831年），電磁學得到了飛速發展。

    另一方面，關於電路的研究也在發展。歐姆發現了關於電阻的歐姆定律（1826年），基爾霍夫發現了關於電路網絡的定律（1849年），從而確立了電工學。

    有線通信

    3.有線通信的歷史

    有人說科學技術是由於軍事方面的需要而發展起來的，這種說法有一定的歷史事實根據。

    英國害怕拿破侖進攻，曾用桁架式通信機向自己的部隊進報法*隊的動向。瑞典，德國，俄羅斯等國家也以軍事為目的，架設了由這類通信機組成的通信網，據說都曾投入了龐大的預算。

    將這種通信機改造成電通信方式的構想大概就是有線通信的開始。

    (1）有線通信的原理

    除了將前面所講到的西林所發明的電磁式電報機以外，還有德國的簡梅林發明的電化學式電報機，高斯和韋伯（德國）的電報機，庫克和惠斯能（英國）的5針式電報機等。電報機的形式也是各種各樣的，有音響式，印刷式，指針式，鍾鈴式等。其中，庫克和惠斯通的5針式電報機最為有名。1837年，這種電報機曾通過架設在倫敦與西德雷頓之間長達20公里的5根電線而投入實際使用。

    2.莫爾斯電報機

    1837年，莫爾斯電報機在美國研製成功，發明人就是以莫爾斯電碼而聞名的莫爾斯。莫爾斯電碼是一種以點，劃來編碼的信號。

    莫爾斯本來是想當一名畫家，他為此在倫敦留學。1815年，他在回美國的船上聽了波士頓大學教授傑克遜關於電報的一席談話，萌發了莫爾斯電碼和電報機的構想。為了鋪設電報線，莫爾斯成立了電磁-電報公司，並於1846年在紐約-波士頓，費城-匹茲堡，多倫多-布法羅-紐約之間開通了電報業務。

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    bsp;莫爾斯的事業獲得了極大成功，於是就在美國各地創辦電報公司，電報業務逐漸擴大起來。

    1846年，莫爾斯電報機裝上了音響收報機，使用也更加方便。(未完待續)