富蘭克林發(fā)明避雷針的故事

1752年6月的一天，美國費(fèi)城郊區(qū)，烏云密布，電閃雷鳴，在一塊寬闊的草地上，有一老一少兩個(gè)人正興致勃勃地在那里放風(fēng)箏。突然，一道閃電劈開云層，在天空劃了一個(gè)“之”字，接著嘎嘣一聲脆雷，雨點(diǎn)就瓢灑盆潑般地傾下來了。

只見老者大聲喊道：“威廉，站到那邊的草房里去，拉緊風(fēng)箏線。”這時(shí)，閃電一道亮過一道，雷鳴一聲高過一聲。突然威廉大叫：“爸爸，快看！”老者順著兒子指的方向一看，只見那拉緊的麻繩，本來是光溜溜的，突然怒發(fā)沖冠，那些細(xì)纖維一根一根都直豎起來了。他高興地喊道：“天電引來了！”他一邊囑咐兒子小心，一邊用手慢慢接近接在麻繩上的那把銅鑰匙。突然他象被誰推了一把似地，跌到在地上，渾身發(fā)麻。他顧不得疼痛，一骨碌從地上爬起來，將帶來的萊頓瓶接在銅鑰匙上。這萊頓瓶里果然有了電，而且還放出了電火花，原來天電和地電是一個(gè)樣子！他和兒子如獲至寶似地將萊頓瓶抱回了家。

這捕獲天電的人就是富蘭克林和他的兒子威廉。富蘭克林于1706年4月17日生在美國，小時(shí)候家里很窮，無錢上學(xué)，就在哥哥開的印刷廠中當(dāng)學(xué)徒。然而，他憑借他的聰明才智和不懈的努力，一生中具有許多發(fā)明，而且是電學(xué)的開門鼻祖。他不僅是一位偉大的科學(xué)家，還是一位杰出的政治家和外交家，他是《獨(dú)立宣言》的發(fā)起人之一，是美國第一任駐外大使。

風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)之后，富蘭克林寫了一篇《論閃電和電氣的相同》的論文，闡述了雷電的本質(zhì)，還提出了制造避雷針的設(shè)想，使建筑物免遭雷擊。然而，當(dāng)他的論文在英國皇家學(xué)會上宣讀的時(shí)候，有人卻報(bào)之以輕蔑和嘲諷。但是，科學(xué)終究會戰(zhàn)勝愚昧和無知，1756年英國皇家學(xué)會授予富蘭克林皇家學(xué)會正式會員的稱號。

富蘭克林發(fā)明的避雷針，一下子風(fēng)靡一時(shí)，傳到英國、法國、德國、傳遍歐洲和美洲。但是傳到英國卻發(fā)生一段離奇的故事。

1727年，英國成立了討論火藥倉庫免遭雷擊對策委員會，富蘭克林被任命為委員。但是對避雷針的頂端的形狀是尖的還是圓形的好，人們發(fā)生了爭執(zhí)。有人想當(dāng)然地認(rèn)為圓頭的好，但是富蘭克林力排眾議，堅(jiān)持用尖頭避雷針，最后終于被采納了，于是，所有的避雷針都做成了尖頭避雷針。然而四年之后，美國獨(dú)立戰(zhàn)爭爆發(fā)，13洲聯(lián)合起來反對英國殖民主義，富蘭克林當(dāng)然首當(dāng)其沖。這事惹惱了英國國王喬治三世。由于英國跟美國遠(yuǎn)隔重洋，英國國王鞭長莫及，一氣之下，傳令將宮殿和彈藥倉庫上的所有尖頭避雷針全砸掉，一律換成圓頭的，并召見皇家學(xué)會會長約翰·普林格爾，要他宣布圓頭避雷針比尖頭避雷針更安全。普林格爾一聽驚訝萬分，正直的科學(xué)良心使他義正辭嚴(yán)地拒絕了國王的要求：“陛下，許多事情都可以按您的愿望去辦，但不能做違背自然規(guī)律的事呀！”普林格爾雖然被撤職了，但避雷針始終還是尖頭的。

那么，為什么尖頭避雷針更好呢？這得從導(dǎo)體的形狀與其表面電荷分布的關(guān)系說起。在導(dǎo)體表面彎曲得厲害的地方，例如在凸起的尖端處，電荷密度較大，附近的空間電場較強(qiáng)，原來不導(dǎo)電的空氣被電離變成導(dǎo)體，從而出現(xiàn)尖端放電現(xiàn)象。夜間看到高壓電線周圍籠罩著一層綠色的光暈，就是一種微弱的尖端放電。雷電是一種大規(guī)模的火花放電現(xiàn)象。當(dāng)兩片帶異種電荷云塊接近或帶電云塊接近地面的時(shí)候，由于電壓極高，極容易產(chǎn)生火花放電。放電時(shí)，電流可達(dá)2萬安培，電流通過的地方溫度可達(dá)30000℃。一旦這種放電在云和建筑物或其它東西之間形成，就很可能會發(fā)生雷擊事件。如果在高層建筑物上安上避雷針，一旦在建筑物的上空遇上帶電雷雨云，避雷針的尖端就會產(chǎn)生尖端放電，避免了雷雨云和建筑物之間的強(qiáng)烈火花放電，因而達(dá)到避雷的目的。如果把避雷針的頂端做圓形，就不會出現(xiàn)尖端放電，避雷的效果就遠(yuǎn)不及尖頂形避雷針了。