富兰克林与雷电的故事

1752 年 6 月的一天，美国费城郊区，乌云密布，电闪雷鸣，在一块宽阔的草地上，有一老一少两个人正兴致勃勃地在那里放风筝。突然，一道闪电劈开云层，在天空划了一个“之”字，接着嘎嘣一声脆雷，那如铜钱般的雨点就瓢洒盆泼般地倾下来了。只见老者大声喊道：“威廉，站到那边的草房里去，拉紧风筝线。这时，闪电一道亮过一道，雷鸣一声高过一声。突然威廉大叫：“爸爸，快看！”老者顺着儿子指的方向一看，只见那拉紧的麻绳，本来是光溜溜的，突然怒发冲冠，那些细纤维一根一根都直竖起来了。他高兴地喊道：“天电引来了！”他一边嘱咐儿子小心，一边用手慢慢接近接在麻绳上的那把铜钥匙。突然他象被谁推了一把似地， 跌到在地上，浑身发麻。他顾不得疼痛，一骨碌从地上爬起来，将带来的莱顿瓶接在铜钥匙上。这莱顿瓶里果然有了电，而且还放出了电火花，原来天电和地电是一个样子！他和儿子如获至宝似地将莱顿瓶抱回了家。

这捕获天电的人就是富兰克林和他的儿子威廉。富兰克林于 1706 年 4

月 17 日生在美国，小时候家里很穷，无钱上学，就在哥哥开的印刷厂中当学徒。然而，他凭借他的聪明才智和不懈的努力，一生中具有许多发明， 而且是电学的开门鼻祖。他不仅是一位伟大的科学家，还是一位杰出的政治家和外交家，他是《独立宣言》的发起人之一，是美国第一任驻外大使。

风筝实验之后，富兰克林写了一篇《论闪电和电气的相同》的论文， 阐述了雷电的本质，还提出了制造避雷针的设想，使建筑物免遭雷击。然而，当他的论文在英国皇家学会上宣读的时候，有人却报之以轻蔑和嘲讽。但是，科学终究会战胜愚昧和无知，1756 年英国皇家学会授予富兰克林皇家学会正式会员的称号。

富兰克林发明的避雷针，一下子风靡一时，传到英国、法国、德国、传遍欧洲和美洲。但是传到英国却发生一段离奇的故事。

1727 年，英国成立了讨论火药仓库免遭雷击对策委员会，富兰克林被任命为委员。但是对避雷针的顶端的形状是尖的还是圆形的好，人们发生了争执。有人想当然地认为圆头的好，但是富兰克林力排众议，坚持用尖头避雷针，最后终于被采纳了，于是，所有的避雷针都做成了尖头避雷针。然而四年之后，美国独立战争爆发，13 洲联合起来反对英国殖民主义，富兰克林当然首当其冲。这事惹恼了英国国王乔治三世。由于英国跟美国远隔重洋，英国国王鞭长莫及，一气之下，传令将宫殿和弹药仓库上的所有尖头避雷针全砸掉，一律换成圆头的，并召见皇家学会会长约翰·普林格尔，要他宣布圆头避雷针比尖头避雷针更安全。普林格尔一听惊讶万分， 正直的科学良心使他义正辞严地拒绝了国王的要求：“陛下，许多事情都可以按您的愿望去办，但不能做违背自然规律的事呀！”普林格尔虽然被撤职了，但避雷针始终还是尖头的。

那么，为什么尖头避雷针更好呢？这得从导体的形状与其表面电荷分布的关系说起。在导体表面弯曲得厉害的地方，例如在凸起的尖端处，电荷密度较大，附近的空间电场较强，原来不导电的空气被电离变成导体， 从而出现尖端放电现象。夜间看到高压电线周围笼罩着一层绿色的光晕，

就是一种微弱的尖端放电。雷电是一种大规模的火花放电现象。当两片带异种电荷云块接近或带电云块接近地面的时候，由于电压极高，极容易产生火花放电。放电时，电流可达 2 万安培，电流通过的地方温度可达 30000

℃。一旦这种放电在云和建筑物或其它东西之间形成，就很可能会发生雷击事件。如果在高层建筑物上安上避雷针，一旦在建筑物的上空遇上带电雷雨云，避雷针的尖端就会产生尖端放电，避免了雷雨云和建筑物之间的强烈火花放电，因而达到避雷的目的。如果把避雷针的顶端做圆形，就不会出现尖端放电，避雷的效果就远不及尖顶形避雷针了。