避雷针是怎样发明的

2024-05-13

1. 避雷针是怎样发明的


避雷针是怎样发明的

2. 避雷针是如何发明的?

1746年,在美国波士顿举行的电学实验讲演会上,有一位听众入神地听着莱顿瓶实验的故事,他就是富兰克林(B.Franklin),那时他已40岁。他是美国著名的政治活动家和外交家,原先当过印刷学徒工,自学成才,对自然科学很感兴趣,但直到40多岁,才有功夫从事电学研究。
他第一个提出电荷概念,用数学上的正负概念来表示两种电荷的性质,并且通过实验确定电荷守恒定律。大家都知道,避雷针是富兰克林的一项重大发明,由于有了避雷针,人类避免了许多天然灾害。然而,富兰克林发明避雷针,原本并不是为了解决现实生活中的难题,而是出于对天电的探索研究。他的这项研究成果,不但有助于破除人们对自然的迷信,认识了雷电的真实性质,而且对电学的发展有重大意义。
自古以来,天电、地电互不相关,地面上人们已经进行了许多实验,对电的性质已有所了解,但对天上的雷电却仍感到是神秘莫测。到18世纪中叶,已经有不少人认为闪电和电火花类似。富兰克林也和他们一样,通过对比说明两者的相似性,不过富兰克林的认识比别人深刻,例如:他在一封书信中列举了电流体与闪电在如下特点上一致:
①发光;②光的颜色;③弯曲的方向;④快速运动;⑤被金属传导;⑥爆发时有霹雳声或噪声;⑦在水中或冰中仍能维持;⑧劈开它所通过的物体;⑨杀死动物;熔化金属;使易燃物燃烧;硫磺气味。
然而他又认为,仅仅靠对比,还不足以作出科学论断。要确证天电、地电的一致性,最好的证据是捉住天电,也就是把天电引到地面上来做对比实验。为此他提出了一个方案,在高处安一岗亭,利用尖端把低云掠过时所带的电引到地面上来。
第一个按照富兰克林建议进行实验的是法国的达里巴尔德(T.F.Dalibrard)。他在巴黎近郊马里村的高地上建造了一所岗亭,岗亭上树立起高约14米的铁杆。1752年5月10日,黑云压天,雷雨将临,达里巴尔德和他的同事成功地把天电引进了莱顿瓶。5月13日,他向法国科学院报告了这一实验,并且说,实验的成功不但证明了闪电和电的等同性,还表明可以利用富兰克林的方法保护房屋建筑免遭雷击。
从此,到处都在重复金属尖端做避雷器的试验。富兰克林则认为,巴黎实验中用的铁杆还不够高,难以证明电是从云端引下来的,一个新的思想掠过他的脑海,何不用风筝把天电引下来做试验呢?于是,他用两根轻的杉木条做成小十字架,用丝绸手帕蒙上,扎好。取一根尖细铁丝固定在十字架的一头,伸出约半米长,拴上牵引风筝的亚麻绳,亚麻绳的下端接丝绸带,在接头处挂一把钥匙。在他儿子的陪同下,他把风筝放上天,只等雷雨天气的到来。1752年10月19日他在给友人柯林孙(P.Collinson)的信中描述了实验的情况。由于雨水打湿了风筝和牵引风筝的亚麻绳,云层中的电沿湿绳传到莱顿瓶里。等雨过后,拆下莱顿瓶,再按通常的方法使莱顿瓶放电,放出的电跟用摩擦起电机产生的电毫无两样。富兰克林写道:“由此即可完全证明电物质和闪电纯属同一回事。”
富兰克林还做过一个有名的金属桶实验,目的是设法从带电的金属桶内取出电来,他用木髓球与金属桶的内表面接触,看木髓球是否带电,可是无论如何都无法使木髓球带电。富兰克林只好写信给他的英国朋友请教,这一请教,竟导致了一个新定律的发现。这个新定律甚至奠定了电学的基础。这就是所谓的库仑定律。

3. 避雷针是怎么发明的

避雷针是本杰明·富兰克林发明的 
本杰明·富兰克林(1706—1790)是美国独立战争时期著名的思想家,同时也是一名杰出的科学家。18世纪以前,人们普遍相信雷电是上帝发怒的说法。富兰克林经过反复思考,认为雷电可能是一种放电现象,它和在实验室产生的电在本质上是一样的。于是,他写了一篇名叫《论天空闪电和我们的电气相同》的论文,但没被认同。他决心用事实来证明一切。1752年6月的一天,阴云密布,电闪雷鸣,一场暴风雨就要来临了。富兰克林和他的儿子一道,带着上面装有一个金属杆的风筝来到一个空旷地带。富兰克林高举起风筝,他的儿子则拉着风筝线飞跑。由于风大,风筝很快就被放上高空。刹那,雷电交加,大雨倾盆。富兰克林和他的儿子一道拉着风筝线,父子俩焦急的期待着,此时,刚好一道闪电从风筝上掠过,富兰克林用手靠近风筝上的铁丝,立即掠过一种恐怖的麻木感。他抑制不住内心的激动,大声呼喊:“我被电击了!”后来,富兰克林用雷电进行了各种电学实验,证明了天上的雷电与人工摩擦产生的电具有完全相同的性质。为了防止雷电的危害,他制成了一根实用的避雷针。他把几米长的铁杆,用绝缘材料固定在屋顶,杆上紧拴着一根粗导线,一直通到地里。当雷电袭击房子的时候,它就沿着金属杆通过导线直达大地,房屋建筑完好无损。1754年,避雷针开始应用。

避雷针是怎么发明的

4. 谁发明了避雷针?

富兰克林。富兰克林认为闪电是一种放电现象。为了证明这一点,他在1752年7月的一个雷雨天,冒着被雷击的危险,将一个系着长长金属导线的风筝放飞进雷雨云中,在金属线末端拴了一串铜钥匙。当雷电发生时,富兰克林手接近钥匙,钥匙上迸出一串电火花。手上还有麻木感。

5. 避雷针是怎样发明的

现代避雷针是美国科学家富兰克林    
发明的。富兰克林认为闪电是一种放电现象。为了证明这一点,他在1752年7月的一个雷雨天,冒着被雷击的危险,将一个系着长长金属导线的风筝放飞进雷雨云中,在金属线末端拴了一串银钥匙。当雷电发生时,富兰克林手接近钥匙,钥匙上迸出一串电火花。手上还有麻木感。幸亏这次传下来的闪电比较弱,富兰克林没有受伤。 

其实最简单的理解为,通过金属导体把雷电中的电流导入大地!

避雷针是怎样发明的

6. 避雷针是如何发明的?

富兰克林的实验和观察又导致了避雷针的发明。这是电学的首次应用,也是一次重要的应用。富兰克林建议在建筑物屋顶设置尖头金属杆,并把与金属杆相连接的导线引到地面,这种避雷针能使云层安全放电,因而能保护建筑物本身。1782年,仅费城一地采用的避雷针就有400根。如今250年过去了,避雷针仍然忠实地屹立在世界各地的高大建筑物上。
富兰克林在电学理论方面也作出了不可估量的贡献。他提出了著名的“电荷守恒”概念,创造了许多电学用语,这些专业词汇在现代电学中仍然使用,例如:正电、负电、电池、电容器、充电、放电、电击、电工、导体等等。
此外,他还有许许多多的发明创造,尤其是改进了火炉,发明了老年人戴的双焦距眼镜。他设计了一种结构合理,既可节省燃料又容易散热的新式火炉,后来被命名为“富兰克林式火炉”。火炉发明后,专利局的人诚恳地对他说:“您为人类造了福,所以您应该拥有专利,作为我们对您的酬谢。”富兰克林回答道:“不!该受我酬谢的人多着呢,难道我们在日常生活中享受别人的发明还少吗?我觉得,要是我做出了一点小小的发明,我就应该把这个发明慷慨地献给大家,作为我享受别人发明的酬谢。”
富兰克林不仅是一位科学家,以其科学发现和发明赢得人们的尊敬,而且还以自己伟大的人格和在政治、社会活动中的杰出贡献受到美国人民的衷心爱戴

7. 是谁发明了避雷针?

现代避雷针是出自美国科学家富兰克林之手。在富兰克林还没有发明避雷针之前,他认为闪电属于一种自然放电的现象,为了证明他的这种设想,富兰克林做了如下的实验。
然而,当时的富兰克林却不相信这种迷信,他坚信这是一种大自然的现象。为了证明自己的观点,他决定研究这一现象。他将自己的想法说出去之后,当时就遭到了许多人的反对,甚至还有一些人说他是活得不耐烦,敢公然与上帝作对,还一些好心人劝他,让他放弃这一决定,不然的话就会受到上帝的处罚的。面对着世人嘲笑与警告,富兰克林却没有被这些所吓倒,他决心一定要做这个实验。
1752年7月的一个雷雨天,富兰克林冒着被雷击中的危险,他将一个系着长金属导线的风筝放飞于雷雨中,并在金属导线的另一端的末尾处挂了一串铜钥匙。当雷电发生时,富兰克林用手触及钥匙,顿时,这把钥匙上迸发出一串火花,他的手感觉到有些麻木。由于这次传下来的电很弱,富兰克林生命没受到威胁。
实验结束后,人们终于相信闪电不是上帝的旨意,这是一种自然放电现象。那些嘲笑富兰克林的人也开始佩服他了。
富兰克林的成功实验证明了闪电就是一种自然放电现象,因此,他也受到了众人的赞誉。然而,富兰克人并没有因此而停止研究。由“天电”与异种“地电”汇合后能中和这一现象,引发了富兰克林的思考:如果用风筝线将天空中的电荷引到地上产生放电现象,如果按照这种原理,那么,如果在高大的建筑顶部安装一根金属杆,并用金属线与大地相连,这样,如果发生闪电的情况下,就会将高层建筑物的附近的云层产生的闪电引导到地下并发生中和的现象,这样高层建筑物就不会遭受雷电的损害了。经过多次的实验研究,富兰克林最终发明了避雷针。

是谁发明了避雷针?

8. 避雷针是怎样发明的?

现代避雷针是美国科学家富兰克林发明的。 
富兰克林认为闪电是一种放电现象。为了证明这一点,他在1752年7月的一个雷雨天,冒着被雷击的危险,将一个系着长长金属导线的风筝放飞进雷雨云中,在金属线末端拴了一串铜钥匙。当雷电发生时,富兰克林手接近钥匙,钥匙上迸出一串电火花。手上还有麻木感。幸亏这次传下来的闪电比较弱,富兰克林没有受伤。在成功地进行了捕捉雷电的风筝实验之后,富兰克林在研究闪电与人工摩擦产生的电的一致性时,他就从两者的类比中作出过这样的推测:既然人工产生的电能被尖端吸收,那么闪电也能被尖端吸收。他由此设计了风筝实验,而风筝实验的成功反过来又证实了他的推测。他由此设想,若能在高物上安置一种尖端装置,就有可能把雷电引入地下。富兰克林把这种避雷装置:把一根数米长的细铁棒固定在高大建筑物的顶端,在铁棒与建筑物之间用绝缘体隔开。然后用一根导线与铁棒底端连接。再将导线引入地下。富兰克林把这种避协装置称为避雷针。经过试用,果然能起避雷的作用。避雷针的发明是早期电学研究中的第一个有重大应用价值的技术成果。 
而避雷针在最初发明与推广应用时,教会曾把它视为不祥之物,说是装上了富兰克林的这种东西,不但不能避雷,反而会引起上帝的震怒而遭到雷击,但是,在费城等地,拒绝安置避雷针的一些高大教堂在大雷雨中相继遭受雷击。而比教堂更高的建筑物由于已装上避雷针,在大雷雨中却安然无恙。 
由于避雷针已在费城等地初显神威,它立即传到北美各地,随后又传入欧洲。 
避雷针传入法国后,法国皇家科学院院长诺雷等人开始反对使用避雷针,后来又认为圆头避雷针比富兰克林的尖头避雷针好。但法国人仍然选用富兰克林的尖头避雷针。据说当时的法国人把富兰克林看作是苏格拉底的化身。富兰克林成了人们崇拜的偶像。他的肖像被人们珍藏在枕头下面,而仿照避雷针式样的尖顶帽成了1778年巴黎最摩登的帽子。 
避雷针传入英国后,英国人也曾广泛采用了富兰克林的尖头避雷针。但美国独立战争爆发后,富兰克林的尖头避雷针在英国人眼中似乎成了将要诞生的美国的象征。据说英国当时的国王乔治二世出于反对美国革命的盛怒,曾下令把英国全部后家建筑物上的避雷针的尖头统统换成圆头,以示与作为美国象征的尖头避雷针势不两立,这真是避雷针应用史上一件有趣的事情。