[科普中国]-神秘的电精灵——讲述电的前世今生

电是什么？

电是一种很神秘的东西,看不见、摸不着、闻不到、也抓不著，只有被电到的时候才能感觉到它的存在。

小的时候，家里的电灯开关是一根绳子，一拉就开，再拉就关，绳子穿过铜制的圆孔控制开关，因为电灯经常开合所以这个位置很容易断。修好灯绳开关其实很简单，就是把磨损的绳头剪一下，再重新穿过那个圆孔打个结就修好了，每当修灯绳这种情况出现，大孩子们总想跃跃欲试时，但往往都会被家长们训斥，“小心！有电！”，对孩子来说，家长越是制止他们越是好奇，“电到底是什么呢？”，总是会有些胆大又淘气的孩子还是会想办法试一下的。我小的时候就试过然后被电电了，这个时候，我终于知道电是什么了，电是一种麻麻的感觉。大家对电的初步认识基本如此。

在中国古代，古人认为电是一种自然现象，由阴气与阳气相激而生成，《说文解字》有“电，阴阳激耀也，从雨从申”。《字汇》有“雷从回，电从申。阴阳以回薄而成雷，以申泄而为电”。在古籍论衡(Lun Heng，约公元一世纪，即东汉时期)一书中曾有关于静电的记载，当琥珀或玳瑁经摩擦后,便能吸引轻小物体，也记述了以丝绸摩擦起电的现象，但古代中国对于电并没有太多了解。

第一个提出“电”这个词的是2500年前的一位希腊人，古希腊人泰勒斯（Thales）发现一种现象，摩擦过的琥珀会吸引绒毛或木屑，他们把这种现象称作【电】, 英文中的电（Electricity）在古希腊文的意思就是“琥珀”(amber)。希腊文的静电为(elektron)。

西元 1600 年,英国伊丽莎白女王的御医、英国皇家科学院物理学家吉尔伯特(WilliamGilbert，1603-1640)发明了指针式的验电器，这个验电器非常简单，外形有点像指南针，一根细长形的指针，中心由一个尖顶的支枢支承，能自由转动。通过实验吉尔伯特发现除了琥珀还有许多其他物体摩擦后也都使指针偏转。这些摩擦后能使指针偏转的物体包括宝石（例如钻石和蓝宝石）、玻璃、硫磺、晶石、水晶、树脂等等以及某些液体。因此吉尔伯特将物质分为两类，和琥珀相似的为 Electrica 及非 Electrica 两类,并最先使用了”电力”、“电吸引”等专用术语,因此许多人称他为电学研究之父。

1720年，英国的格雷在研究琥珀吸引特性的传递时发现了导体和非导体的区别。1729年，格雷拿一根玻璃管，把它的两端塞住，观察在此条件下它是否仍能经摩擦而带电。当他摩擦玻璃管时，他发现，除了玻璃管带电外，软木塞也带电，并能吸引羽毛等轻小物体。格雷于是认为这种吸引力可以传递。他进一步通过一系列实验，发现了电的传导性，而且分清了导体与绝缘体。

1733年，法国的迪非(Deffe，1698-1739)发现正负电并提出电为二流体说。迪非发现两类不同的电荷：一类是丝绸摩擦过的玻璃棒带的电称为玻璃电，一类是毛皮摩擦过的橡胶棒带的电称为树脂电，他实际上是发现了正负电荷。1734年，法国人杜伐发现了发现同种电相斥****,异种电相吸的现象。1745年，普鲁士的（德国前身）牧师克莱斯特发现了放电现象。在试图用一根钉子把电引到瓶子里去的试验中，当他一手握瓶一手摸钉子时，受到了明显的电击。

1746年，荷兰莱顿大学的教授莫欣普克（Pieter von Musschen,1692－1761）发明了莱顿瓶，从而实现了电的保存。莱顿瓶是一个玻璃瓶，瓶里瓶外都贴有锡箔，瓶里的锡箔通过金属链跟金属棒连接，棒的上端是一个金属球，由于它是在莱顿城发明的，故被称为莱顿瓶。在这一时期，电的主要用途是用于各种幻术表演。其中，最著名的表演是法国的诺莱特邀请路易十五的皇室成员临场观看莱顿瓶的表演。他让七百名修道士手拉手排成一行，队伍全长达900英尺（约275米）。然后，让排头的修道士用手握住莱顿瓶，让排尾的握瓶的引线，在这一瞬间，七百名修道士因受电击几乎同时跳起来，在场的人无不为之口瞪目呆。诺莱特向人们展示了电的巨大威力。1746年，英国伦敦一名叫柯林森的物理学家，通过邮寄向美国的富兰克林赠送了一只莱顿瓶，并在信中向他介绍了使用方法。富兰克林用它开展了1752年著名的风筝实验，他用金属丝把一个很大的风筝放到云层里去，在雷雨中“捕捉天电”，证明了天空的闪电和地面上的电是一回事。并根据实验原理制造出了世界上第一个避雷针。

1753年，英国约翰(JohnCanton，1718-1772)发现静感应装置，向皇家协会报告静电感应。橡胶棒X原已带有负电荷，可称为施感电荷，若将导体D接近带电体X时，由于同性电荷相斥、异性电荷相吸，于是X上的负电荷在D中所建立的电场将自由电子推斥至D的远棒一边，并把等量的正电荷遗留在D的近棒一边，直至D中电场强度为零。如果有一条接地引线接触到导体D，则会有若干电子流向大地。导体D因失去电子而带正电荷，这种电荷称为感生电荷。1772年，意大利的加凡尼(Galvani，1737-1798)提出带电体间的平方反比定律、介电常数概念。1775年，意大利的伏特设计起电盘。1779年，法国的库仑提出摩擦定律。1780年，意大利的加凡尼(Galvani，1737-1798)发现两种不同金属相碰会产生放电，并称之为“动物电”，其实是放电回路。

最早开始电流研究加凡尼的发现源自于1780年的一次极为普通的闪电现象。闪电使加凡尼解剖室内桌子上与钳子和镊子环连接触的一只青蛙腿发生痉挛现象。严谨的科学态度，使他没有放弃对这个“偶然”的奇怪现象的研究。他花费了整整12年的时间，研究象青蛙腿这种肌肉运动中的电气作用。最后，他发现如果使神经和肌肉同两种不同的金属（例如铜丝和铁丝）接触，青蛙腿就会发生痉挛。这种现象是在一种电流回路中产生的现象。但是，加凡尼对这种电流现象的产生原因仍然未能回答，他认为蛙腿的痉挛现象是“动物电”的表现，由金属丝构成的回路只是一个放电回路。加凡尼的看法在当时的科学界中引起了巨大的反响，但是，另一位意大利科学家伏打（1745～1827）不同意加凡尼的看法，他认为电存在于金属之中，而不是存在于肌肉中，两种明显不同的意见引起了科学界的争论，并使科学界分成两大派。1785年，法国库仑(Columb，1736-1806)发现带电体相互间之静电平方反比定律及磁极间之磁力，是为所谓之库仑定律。1799年，意大利伏特(Volta，1745-1827)发明电堆及电池。

1800年春季，有关电流起因的争论有了进一步的突破。意大利人伏打发明了著名的“伏打电池”。这种电池是由一系列圆形锌片和银片相互交迭而成的装置，在每一对银片和锌片之间，用一种在盐水或其他导电溶液中浸过的纸板隔开。银片和锌片是两种不同的金属，盐水或其他导电溶液作为电解液，它们构成了电流回路。这是一种比较原始的电池，是由很多银锌电池连接而成的电池组。并在英国皇家协会发表关于伏打电池的论文。

1821年，英国人法拉第发现了电磁感应现象。他在实验时，无意间发现带电的导线在接通电流的一瞬间，靠近导线的带磁性指针会发生偏转。1831年，法拉第根据电磁感应原理制出了世界上最早的第一台发电机。

1866年德国人西门子（Siemens）制成世界上第一台大功率发电机。1879年10月21日，美国发明家，被后人赞誉为“发明大王”的爱迪生通过长期的反复试验，终于点燃了世界上第一盏有实用价值的电灯，使电走进了千家万户。

电从无法解释的神秘现象被细心的思考者关注，然后是刨根问底的执着者对现象自圆其说，接着是实践者在自圆其说的理论中，顺藤摸瓜找到推理现象的存在或理论的荒谬，从而不断修正、完善、发展理论体系。纵观人类科学进步的过程也是如此。

现如今，“电”已经作为当今应用最广的能源进入我们的日常生活。