起电机

继豪克斯贝工作之后，起电机在十八世纪里有渐缓的进步，尽管它曾极大地促进了对摩擦电现象的深入探究。豪克斯贝去世后大约三十年间，这类机器的潜力被人们忽视，产生电荷的方法一直是用沾有白垩粉末或其他类似物质的小块毛皮摩擦玻璃棒。设计和使用起电机的传统是 1743 年由莱比锡

的 C.A.豪森继往开来的。在他那年的著作《电学史上新进展》 （Novi Profectus in His-toria Electricitatis）中他描述了一种这样的机器。这种机器是一个玻璃球，借助绕在一个带有摇手柄的大轮上的一根线带快速转动它。在豪森装置的示意图中，一个男孩正被丝绳悬吊着，他的双脚触着旋转的玻璃球，因此他既作为一个摩擦者，又可以说是可由之引发火花的原导体（图 96）。其后不久，G. M. 博塞在他的一首诗《电》（Die Elektricität）

（Wittenberg， 1744 年）以及《电学实验》 （Tentamina Electrica）

（Wittenberg，1744 年）中描述了他自己作的一些改进。博塞宣称，他早在1737 年就已用一个玻璃球来起电了。他不用被绝缘的人体，而代之以用丝线悬吊的铁管，用亚麻线使它与玻璃球连通。莱比锡电学家 J.H. 温克勒制造了一部有数个玻璃球同时工作的起电机。根据他的同乡吉辛的建议，他采用了机械摩擦物，它们是经白垩处理的皮垫，并借助弹簧压住玻璃球（Gedanken von den Eigenschaften， Wirkungen und Ursachen der Elektricität， nebst einer Bes-chreibung zwo neuer elektrischen Maschinen ， Leipzig，1744）。

图 96──豪森的起电机

他必定已认识到，必须把这种摩擦物接地。后来，这种摩擦物很快就成了既定型式。但是，温克勒在该书中还描述了一部起电机，其中由一块踏板操纵一根长玻璃管，使之前后移动，从而摩擦封闭在其中的一块织物。他还描述了一种绕轴旋转一个酒瓶的装置，它用一块踏板和弹簧操纵一根缠绕在轴上的绳索，绳索使瓶交替地沿两个方向转动，有点象用绞索操纵钻头。温克勒在《电物质的性质》（Die Eigenschaften der elek- trischen Materie， etc.）（莱比锡，1745 年）中描述了另一种机器，其中原导体被作为部件装进机器。J.G.克吕格尔认识到，原导体越长，它起电时给出的电击就越强

（Zuschrift an seine Zuhörer，Halle，1745）；到富兰克林才认识到，

（在给定环境条件下）电击取决于导电表面的面积。A.戈登在其《电学演示实验》 （Versucheiner Erklärung der Elektricität，Erfurt，1745） 中描述了一种他自己制造的机器，其中有一个玻璃圆筒顶住一块皮垫旋转

（图 97）。

图 97──戈登的起电机

原导体是一根与机器其余部分分离的铁管；当机器开动时，铁管的一端被提升到离玻璃筒不到四分之一英寸的地方，用于收集电荷。（参见 F.Rosen- berger ： Die erste Entwicklung der Elektrisirmaschine ， 载Abhandlungenzur Geschichte der Mathematik，Heft8，No.3，1898。）其后在十八世纪中期起电机设计上又有进步，约瑟夫·普利斯特列在他的《电学史》 （History ofElectricity）（第 3 版，伦敦，1775 年，Part V，

SectionⅡ）中对此有所介绍。该书谈到的起电机包括沃森的起电机，其中三、四个同时旋

图 98──沃森的起电机 图 99──威尔逊的起电机

转的玻璃球被摩擦（图 98）；威尔逊的起电机首次用一个金属梳收集一个起电圆筒的电荷（图 99）；里德的机器把原导体连同它的齿形集电器都连接到一个莱顿瓶的内部；在另一种机器中，借助齿轮传动装置使一个玻璃球快速旋转（图 100）。普利斯特列注意到，有一种型式很特别的起电机（图 101）， 它似乎是 1766 年前后由英根

图 100──里德的起电机 图 101──无名氏的起电机

霍斯和拉姆斯登或许还有普兰塔各自独立发明的。这种机器主要是一个圆玻

璃板；它在一个垂直平面上旋转，靠连接在通过圆玻璃板中央的一根铁轴上的一根曲柄驱动；玻璃板每一面在其垂直直径的两对端上设有四个垫子，它们摩擦玻璃板。原导体是一个中空的黄铜管，其上伸出两根带有集电尖端的水平分肢，与玻璃圆盘相距不到半英寸，各用来收集一对垫子激发的电。普利斯特列还描绘了他自己的起电机（Vol.Ⅱ，pp.112f.）：“我对这个问题潜心

图 102──普利斯特列的起电机

钻研的结果”。他表明了两种形式，主要是一个球形玻璃烧瓶，一根金属轴被粘接到烧瓶的颈中，但不穿透玻球（图 102）。摩擦物压在玻球上，通过旋转金属轴来转动玻球，由带尖端的金属丝轻轻扫过球面来收集所产生的电荷。

坎顿表明了如何用水银、锡和白垩的混合物处理他的油浸过的丝质摩擦物（它们作用于玻璃棒），由此产生较强的摩擦电（Phil.Trans.， 1762， p.457）。也有人用各种物质处理起电机的摩擦物，以增强它们的效力。其中冯·金迈尔用的包含锌、锡和汞的一种汞合金效果最佳（Tournal de Physique，1788）。也有人试图给玻璃筒或球涂衬一种树脂合成物来改良起电机的性能。

努思注意到，当起电机在黑暗中工作时，在旋转筒离开摩擦物的地方会出现发光放电；于是，他认识到，所产生的电有许多又返回摩擦垫，根本未达到集电器。因此，他就在摩擦垫的筒离开它的那一面装上一个由经蜜蜡处理的多层丝织物构成的非导电盖片。由于吸引作用，这丝片便贴在圆筒上， 作为防止电返回摩擦垫的屏障。努思还用一个导电盖片把摩擦垫的另一面与金属底座连接起来，从而便于电向圆筒受激处流动（Phil.Trans.，1773，

p.333）。

起电机很快风行起来，富有的业余爱好者所拥有的起电机最

图 103──格雷拉特的实验

后占了绝大部分。摩擦电的其余主要现象这时很快被相继发现。电火花的引燃作用从炸药、乙醚、酒精和磷等等物质得到证明。图 103 示出这样的一个实验，图中电荷从起电机通过一个绝缘的人体传送到一种可燃物质。格但斯克的市长格雷拉特按这种办法用电火花把他刚吹熄的一支蜡烛重新点燃，且还表明，酒精甚至能用起电的水喷注点燃（Versuche u. Abhandl. der naturforschendenGesellschaft in Danzig，1747，p. 507） 。