莱顿瓶的故事

莱顿瓶的故事

方正三中 郑晓东

　　1746年4月春光明媚的一天，巴黎的市民穿红戴绿、扶老携幼，从四面八方向“巴黎圣母院”教堂前的广场赶去，去观看一场神奇的科学表演。

　　下午3时，教堂正门台阶上临时搭起的观礼台上，坐满了达官显贵和皇室人员，四周彩旗飘扬，鼓乐齐鸣。表演开始了，为首的神父——巴黎实验物理学校教师诺雷走向观礼台，鞠躬致礼后，让700名修道士手拉手地围成一个直径约270米的半圆圈，他走到圆圈的中心，将一只银光闪闪的玻璃瓶高高举起，大声说：“这瓶子就是这几个月来人们热衷于议论的莱顿瓶，现在我将使各位大人亲眼目睹它的神威。”接着，他令助手拿来摩擦起电机，手摇把柄，向莱顿瓶充电。然后，他让排头的修道士手捧玻璃瓶，再令排尾的修道上用手去握住莱顿瓶中央金属棒引出的导线，就在修道士握住这导线的瞬间，蓦然一声“噼啪”响，700名修道上同时跳了起来，一个个吓得面如土色。这一触目惊心的场面，使所有的观众都惊得目瞪口呆：小小的玻璃瓶，哪来这么巨大的威力，真是不可思议!

　　事情要追溯到几个月前的1745年，在荷兰王国美丽而静谧的小城莱顿的一所古老的著名高等学府——创建于中世纪的莱顿大学。大学里有一位从事刚刚兴起的电现象研究的物理学家，名叫马森布罗克，他对当时发明的几种摩擦起电机很感兴趣，想通过实验找到一种能把静电“储存”起来的容器。

　　那天，他来到实验室的时候，他的助手和往常一样，已把实验装置准备好了。桌上摆着一台摩擦起电机，上方用丝线水平悬吊着一根铁管，铁管的一端正好碰在起电机的玻璃球上，另一端悬空绕着一根钢丝。为了验证起电机产生的电荷能从铁管的玻璃球端传到钢丝端，待助手用手摇起电机后，他使用手指接近钢丝，立即看到手指与钢丝之间的电火花。

　　这时他忽然产生一个灵感，让助手找来一个盛水的玻璃瓶，用丝线吊在绕有钢丝的铁管一端，使钢丝正好插在玻璃瓶的水中。他想，铁管上传过来的电荷也许可储存在水中。实验开始了，助手一次又一次地手摇起电机，他也一次次小心地用手指测试电火花。突然，他发现瓶子有点晃动，于是他伸过另一只手去托住瓶子。猛然一声巨响，马森布罗克被击倒在地，他觉得手臂一阵麻痛，比平时手指受到的针刺般灼痛要厉害不知多少倍。

　　尽管马森布罗克一时还未弄清楚这现象的来龙去脉，但强烈的放电现象立即引起周围人的好奇。消息不胫而走，闻讯赶来看热闹的人络绎不绝;很快被法国的诺雷神父知道了，他对用水“储存”电很感兴趣，反复做着实验，终于弄明白是干燥的玻璃瓶把静电“储存”起来。因为这个最早的储存电的容器，是马森布罗克在莱顿城发明的，后来大家就把它叫做“莱顿瓶”。

　　马森布罗克和诺雷知道了是干燥的玻璃瓶能够储存静电以后，就着手对莱顿瓶做改进。在一个玻璃瓶的内外壁上粘贴上一层锡箔，瓶口盖上绝缘的软木塞，塞子中央打个孔，插上一根金属棒，棒的上端是个金属球，下端用金属链与锡箔相连。这样制造的莱顿瓶，当用一个带电体或起电机的导电端与金属球接触时，假如带电体带正电，瓶里的锡箔上会带上正电，由于静电感应的缘故，瓶外的锡箔因与大地接触，大地上就会有负电荷跑到瓶外的锡箔上，这时一旦把带电体移去，内外锡箔上带的正、负电荷因为彼此相互吸引，好像组成一个“家”一样，都和睦相处地留在那里，很长时间也不会跑散。这就是莱顿瓶充电的原理。

　　要使用莱顿瓶里的电时，只要用导体将金属球和瓶外壁锡箔相接，就会产生强烈的火花放电，放电时发出的电火花可点燃酒精灯，直到瓶内外两种电荷互相中和，不再带电为止。

　　莱顿瓶作为当时人们认识电的仪器是很有意思的，一些人用它来做电杀小鸡、小鸟和使钢针磁化的表演，也有人用它来做以身试电的实验，他们甚至以能亲自受电一击为荣。这些有趣的实验和表演，实际上起了为电现象做广告的作用，吸引广大有识之士投身到电学研究中去。富兰克林用风筝引雷电就是一个例子。另外，现在的收音机、电视机里面使用的电容器，就是根据莱顿瓶的原理制成的。