古希臘人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)用毛皮磨擦過的琥珀能吸引一些像絨毛、麥稈等一些輕小的東西,他們把這種現(xiàn)象稱作“電”。公元前585年,古希臘第一位自然哲學(xué)家泰勒斯(Thales,公元前625-公元前545年)(如下左圖)已經(jīng)注意到摩擦(帶電)的琥珀能吸引細(xì)小的絨毛。這是西方世界關(guān)于電現(xiàn)象最早的觀察記錄。今天英語中“Electricity”(電)這個(gè)詞在古希臘語中的意思就是“琥珀”。

英國物理學(xué)家、醫(yī)生吉爾伯特(William Gilbert,1544-1603)(如上右圖)做了多年的實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)了“電力”,“電吸引”等許多現(xiàn)象,并最先使用了“電力”、“電吸引”等專用術(shù)語,因此許多人稱他是電學(xué)研究之父。他的主要著作為1600年出版的《論磁性、磁體和巨大地磁體》(如下左圖)。全書分為6篇,這是他約17年的研究結(jié)晶,記錄了600余個(gè)實(shí)驗(yàn),敘述了磁的歷史及五種磁運(yùn)動(dòng)。第二篇中有一章敘述了電的實(shí)驗(yàn)。這本書堪稱物理學(xué)史上第一部系統(tǒng)闡述磁學(xué)的科學(xué)專著。在吉爾伯特之后的200年中,又有很多人做過多次試驗(yàn),不斷地積累對(duì)電的現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)。

1734年法國人杜菲(Charles-Francois du Fay,1696-1739)(如上右圖)在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)帶電的玻璃和帶電的琥珀是相互吸引的,但是兩塊帶電的琥珀或者兩塊帶電的玻璃則是相互排斥的。杜菲根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)事實(shí)斷定電有兩種:一種是與琥珀帶電的性質(zhì)相同,叫做“琥珀電”;一種是與玻璃帶電的性質(zhì)相同,叫做“玻璃電”。
1745年普魯士(德國的前身)的一位副主教克萊斯特(Ewald Georg von Kleist,1700-1748)在實(shí)驗(yàn)中克萊斯特利用導(dǎo)線將摩擦所起的電引向裝有鐵釘?shù)牟A俊.?dāng)他用手觸及鐵釘時(shí),受到猛烈的一擊,他由此發(fā)現(xiàn)了放電現(xiàn)象。

1746
年,荷蘭萊頓大學(xué)的物理學(xué)教授馬森布羅克(Pieter von Musschen,1692-1761)(如上左圖)在克萊斯特發(fā)現(xiàn)的啟發(fā)下發(fā)明了收集電荷的“萊頓瓶”(如上右圖)。因?yàn)樗吹胶貌蝗菀灼鸬玫碾妳s很容易地在空氣中逐漸消失,他想尋找一種保存電的方法。有一天,他用一支槍管懸在空中,用起電機(jī)與槍管連著,另用一根銅線從槍管中引出,浸入一個(gè)盛有水的玻璃瓶中,他讓一個(gè)助手一只手握著玻璃瓶,馬森布羅克在一旁使勁搖動(dòng)起電機(jī)。這時(shí)他的助手不小心將另一只手與槍管碰上,他猛然感到一次強(qiáng)烈的電擊,喊了起來。馬森布羅克于是與助手互換了一下,讓助手搖起電機(jī),他自己一手拿水瓶子,另一只手去碰槍管。
“我想告訴你一個(gè)新奇但是可怕的實(shí)驗(yàn)事實(shí),但我警告你無論如何也不要再重復(fù)這個(gè)實(shí)驗(yàn)。……把容器放在右手上,我試圖用另一只手從充電的鐵柱上引出火花。突然,我的手受到了一下力量很大的打擊,使我的全身都震動(dòng)了,……手臂和身體產(chǎn)生了一種無法形容的恐怖感覺。一句話,我以為我命休矣。”
雖然馬森布羅克不愿再做這個(gè)實(shí)驗(yàn),但他由此得出結(jié)論:把帶電體放在玻璃瓶內(nèi)可以把電保存下來。只是當(dāng)時(shí)搞不清楚起保存電作用的究竟是瓶子還是瓶子里的水,后來人們就把這個(gè)蓄電的瓶子稱作“萊頓瓶”,這個(gè)實(shí)驗(yàn)稱為“萊頓瓶實(shí)驗(yàn)”。這種“電震”現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn),轟動(dòng)一時(shí),極大的增加了人們對(duì)萊頓瓶的關(guān)注。
18世紀(jì)中葉,在大洋彼岸的美國科學(xué)家本杰明·富蘭克林(Benjamin Franklin,1706-1790)(如右圖)又做了多次實(shí)驗(yàn),進(jìn)一步揭示了電的性質(zhì),并提出了電流這一術(shù)語。他認(rèn)為電是一種沒有重量的流體,存在于所有的物體之中。如果一個(gè)物體得到了比它正常的份量更多的電,它就被稱之為帶正電(或“陽電”);如果一個(gè)物體少于它正常份量的電,它就被稱之為帶負(fù)電(或“陰電”)。所謂放電就是從正電流向負(fù)電的過程。富蘭克林的這一說法,在當(dāng)時(shí)確實(shí)能夠比較圓滿地解釋一些電的現(xiàn)象,但對(duì)于電的本質(zhì)的認(rèn)識(shí)與我們現(xiàn)在的“兩個(gè)物體互相磨擦?xí)r,容易移動(dòng)的恰恰是帶負(fù)電的電子”的看法卻相反。
富蘭克林對(duì)電學(xué)的另一重大貢獻(xiàn),就是通過1752年著名的風(fēng)箏實(shí)驗(yàn),“捕捉天電”,證明天空的閃電和地面上的電是一回事(如左圖)。他用金屬絲把一個(gè)很大的風(fēng)箏放到云層里去。金屬絲的下端接了一段繩子,另在金屬絲上還掛了一串鑰匙。當(dāng)時(shí)富蘭克林一手拉住繩子,用另一手輕輕觸及鑰匙。他立即感到一陣猛烈的沖擊(電擊),同時(shí)還看到手指和鑰匙之間產(chǎn)生了小火花。這個(gè)實(shí)驗(yàn)表明:被雨水濕透了的風(fēng)箏的金屬線變成了導(dǎo)體,把空中閃電的電荷引到手指與鑰匙之間。這在當(dāng)時(shí)是一件轟動(dòng)一時(shí)的大事。一年后,富蘭克林制造出了世界上第一個(gè)避雷針。
1780年,意大利科學(xué)家伽伐尼(Luigi Galvani,1737-1798)(如下左圖)在一次解剖青蛙時(shí)有一個(gè)偶然的發(fā)現(xiàn),一只已解剖的青蛙放在一個(gè)潮濕的鐵案上,當(dāng)解剖刀無意中觸及蛙腿上外露的神經(jīng)時(shí),死蛙的腿猛烈地抽搐了一下。伽伐尼立即重復(fù)了這個(gè)實(shí)驗(yàn),又觀察到同樣的現(xiàn)象。他以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度,選擇各種不同的金屬,例如銅和鐵或銅和銀,接在一起,而把另兩端分別與死蛙的肌肉和神經(jīng)接觸,青蛙就會(huì)不停地屈伸抽動(dòng)(如下右圖)。如果用玻璃、橡膠、松香、干木頭等代替金屬,就不會(huì)發(fā)生這樣的現(xiàn)象。他認(rèn)為這是一種生物電現(xiàn)象,他的《關(guān)于電對(duì)肌肉運(yùn)動(dòng)的作用》論文于1791年發(fā)表。
