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富兰克林和乔治三世究竟谁对?

1984-11-01

青年文摘·上半月 1984年11期
关键词:尖头避雷针圆球

富兰克林发明避雷针的故事早已尽人皆知了:那是在1752年,46岁的美国科学家富兰克林用绸子做了一个风筝,并在6月的一个风雨交加的日子里,用麻线把它放上了高空。麻线的下端系了一把铜钥匙。当雨水把麻线浇湿以后,麻线就变成了导电体。这时,他把手指靠近铜钥匙。突然,他看到一个电火花在钥匙与手指之间跳过,同时手指感到一阵刺痛。这个实验证明了天空中的打雷实际上就是一种大规模的放电现象。富兰克林想到,如果在高大建筑物上装上一根金属导线,导线下端接地,那么,根据尖端放电的原理,云中的电荷就会同避雷针尖端的感应电荷慢慢中和,从而就可以避免建筑物遭到雷击的危险。

有趣的是,对电学一窍不通的英国国王乔治三世曾经断言:避雷针的顶端必须装上一个圆球。也许是出于一种民族的自尊吧,二百年过去了,直到今天,美国的建筑物上装的避雷针全部是尖头的,而英国的避雷针上则统统装了一个金属的小圆球。

富兰克林和乔治三世究竟谁对呢?直到最近,这场争执才由美国新墨西哥州的一位物理学家作出了结论。这位物理学家在一封写给福林克林学会会刊的信中谈到,实验证明,圆球状顶端的避雷针,它的避雷效果要比尖头的高一倍。这位物理学家的名字叫查理·摩尔。

为了验证避雷针的效果,摩尔在自己的住所附近安装了好几根避雷针,有尖头的也有圆头的。经过16年的观察,他发现,雷电从来不会落在尖头的避雷针上。相反,在圆头的避雷针上却经常有雷电通过。另外,据统计,纽约帝国大厦楼顶上的电台天线平均每年要遭受23次雷击,而这根天线上并没有什么尖端,它的形状是一个环。

摩尔指出,圆头避雷针比尖头避雷针更容易截获雷电。这是因为,尖头避雷针的顶端会在空气中形成一层强烈电离的“外壳”,它能把雷电“推开”。也就是说,圆头避雷针的作用是吸引雷电并将其消除,而尖头避雷针的作用却是使雷电落在周围别的物体上。

应该指出,人们对雷电的了解还是相当浮浅的。为了深入地研究雷电,一些法国学者正在摩尔博士的协助下在新墨西哥州的沙漠中进行人工诱发闪电的实验。在雷雨天气里,他们将带着电缆的火箭射上天空,通过测量沿着电缆流下的电流,他们估计闪电的温度大约有5万摄氏度,这比太阳的表面温度还高好几倍。

雷电的破坏力是相当惊人的,人们对1977年由于雷击高压线铁塔而造成美国西北部大停电的事故还记忆犹新,因此,摩尔的研究结论已经引起了有关部门的高度注意。

(金维克据法刊《科学与生活》编译)

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