今日推荐：《科普知识百科全书·物理知识篇》作者：王月霞。搜索书名开始观看吧～
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奇妙的电与磁
无线电“天线”的发明家波波夫是南美洲人，它发明了世界上第一根无线电天线。当时人们把“天线”叫做无线电的“触须”。波波夫用许多轻气球系着一根铜线悬吊在天空，这是一根对电磁波感应灵敏度很高的“触须”，它能够感觉很远地方的雷电。
人们早就发现一只带正电荷的铜小球和一只带负电荷的铜小球相互放电时会产生发射电磁波的现象。这就是电偶极子振荡而发射的电磁波。把这对小球拉开并伸展到天空上电磁波的作用会传得更远。天线就是基于这种现象传到天空中去的导线。
天线对于发射和接收都有一定的特性，就好象用传声筒一样，面对的方向，叫到的声音特别响声。天线具有“方向性”和“响度”，在电磁学中“响度”的意思是用电磁场的“强度”或者“增盖”来代替的。
雷达的天线象一个展开的伞，又象一只号角。电视塔的天线有的象鱼骨。这都是由其在方向性方面的要求所决定的。飞机场周围表标天线的作用是一旦飞机进入，信号灯就会自动闪亮，以警告飞机驾驶员，飞机已经进入机场范围。天线的结构形状千姿百态，目的是为了取得种种不同的电磁波辐射形态。
天线和普通导线不同，普通电线里的电流大小通常都一样，而天线上每一点的电流大小是不同的。天线引导电磁波行进，天线的形状尺寸与电磁波波长十分相关，调整天线是为了得到最大的驻波。驻波愈大，天线辐射能力就愈强。相反如果天线长短不合适，电磁波在天线上的行波就形成不了驻波。
实用的广播天线有垂直天线，倒L型天线、T型天线和环形天线等等。
人体电波
人和生物在活动时其体内都伴有相应的电现象。这些电的电位变化十分微弱，而且呈一种突然表现的脉冲性居多。经过长时间研究发现生物和人体在健康与生病时电现象有十分明显的对应变化，观察这种对应变化就能进行病情诊断。
如人和动物的心脏在跳动时表现为一个完整的心电图，如果心脏有了毛病那么心电图的波形就会有变化。人的头脑也随思维活动表现出电压的变化，医学上称为脑电波。这种电信号在人睡眠时很平静，而动脑筋的时候电流波动特别大。在人的头部外合适位置贴上如一元硬币大小的银质电极，引入仪器可以测出脑电波。脑电波图可以分析脑部血管出现的各种问题，包括人的精神状况。实验证明人在喜、怒、哀、乐时的脑电波有十分明显的特征。
肌肉运动也会产生肌电信号，肌电信号的电压幅度和心脏表现的电压幅度差不多，约为一毫伏左右，然而他们表现出的各自形态是不相同的。
一种能按照残肢人意志做各种动作的机电假手，就是利用引出残肢部位发出的肌电信号，经大脑感应，指挥肌电假手动作的。这种具有两个自由度的肌电假手是一种复杂的仿生机构。它的手指能开能合，并可按所拿东西的轻重调节握力，手腕可作360°转动。
机器人的感觉
机器人的“感觉”来自“传感器”。机器人的自适应功能正是依赖着各式各样的传感器输入所需的信息来实现的。肯定的说，没有传感器就没有电子自动化，就没有机器人。
传感器是一种能将某种物理参数如温度、湿度、光等非电量的变化，转换成为另一种物理量参数，如电流、电压等检测装置。传感器广泛应用于科学技术，上至宇宙航天，下至深海探测，无所不用。目前应用的传感器种类极多，根据工作性质、输出效应的性质，通常传感器可分为两类，第一类叫做参量式传感器，又叫调制式传感器。这类传感器把各种被测物理量转换成电路的电阻、电感、电容的变化。第二类叫做发生器式传感器。这类传感器本身是一种电能发生器，可以直接将被测非电量转换为电动势。如压电传感器、感应传感器等等。其它还有光电传感器、伺服传感器、器件传感器等等。所有的传感器都必须要求考虑其精度、灵敏度、变换特性、可靠性以及在恶劣条件下能够正常工作。
热敏电阻在温度测量方面通常作为温度传感器，大多数热敏电阻体是由金属氧化物混合物做成的。如氧化镍、氧化锰、氧化钴、氧化铁这些金属氧化物都是热敏电阻的原材料。热敏电阻的特性在于它一旦发热，电阻就会发生变化，有的热敏电阻发热电阻变小，有的热敏电阻发热电阻变大，各有各的用途。
比如为了防止电器在开启时瞬间的电流冲击，此时的电流往往是正常工作的若干倍，很容易造成过载或工作不稳定。在电路中加上热敏电阻，因电阻对电流的限制，起始电流不能很大，随着电流流过，电阻发热，电阻变小，电流就逐渐增大直至正常值。所以现在许多家电产品，如电冰箱、电视机，空调等都少不了热敏电阻。热敏电阻除了作电流控制或温度补偿元件还可以稳定电子线路和电动机电路。
气体传感器特别适合对气体进行检测。如烟雾传感器可以检测出含量极低的任何易燃气体或蒸气，气体传感器的内部是以半导体敏感元件为核心制作的。在敏感元件上装置了可以加热的灯丝，当灯丝加热后半导体受热氧化，此时敏感半导体会呈现出很高的电阻值。当检测器与一定种类的气体接触时，由于这些气体的“去氧化”作用，电阻会产生相应的下降，这就是半导体气体传感器的基本原理。铂线器件是常用的气体传感器之一，它是利用涂复特殊材料和未涂复特殊材料的二片铂元件，加热后电阻值会表现出明显差异的工作原理来作为气体传感器的。
光传感器的核心是硫化镉材料做成的光敏电阻，原理是电阻不同受光呈现的阻值不同。一般的光敏电阻在高速工作状态时灵敏度很低，为了解决这一问题，人们把光敏电阻与半导体的放大电路做在一起，使灵敏度大大提高。一般在强光下光敏电阻的阻值只有数十欧姆，处于全暗状态，光敏电阻的阻值可升到10兆欧姆。光敏电阻可直接对光测量，做曝光表，可以用做控制路灯随光亮程度的自动开关，可与激光等光学设备结合在自动控制中加以应用。
利用光电器件对于不同波长的光线其反映不同进而发展出超声波传感器、红外线传感器等用途很广泛。现在医院做超声波检查用的探头，实际上就是超声波传感器。而红外传感器常应用于各种电器遥控器的接收端。
酸碱传感器是利用“伏打”效应制成的传感器，原理十分简单。在一根细玻璃管中用二根不同金属做成电极，当这根玻璃管插入不同电解液中，由于酸碱电解液不同得到了不同的输出电压和极性。
压力传感器是利用半导体应变片元件制成的，应变电片发生形变时，会发出相应的电性能变化，它与电桥、放大器相结合可用于测量大气压力等等。
霍尔传感器是利用半导体“霍尔效应”工作的传感器，简单说来它是半导体磁场的一种反应。当磁场进入半导体时，半导体二端会形成一定的电位差，磁场越强，电位差就越大。如磁场进入的方向相反，那末电位差的极性也就跟着反转过来。霍尔器件传感器用于检测磁场强度十分理想，它的灵敏度为0.75~1.06毫伏／高斯。我们知道变化磁场用线圈也可测出，而对于恒定的磁场，线圈则无能为力，此刻霍尔传感器则是身怀绝技了。现在电脑使用的键盘，就是在按键下面装了一块小型磁铁，当磁铁按下去的时候，磁铁的磁场靠近了霍尔传感器，霍尔传感器输出信号，打开电路。这种开关方式不会产生电接触的噪声。电子琴的脚踏控制板也采用了霍尔传感器，这种在控传感器改变音量大小，不象以往用“电位器”那样，因电位器的电阻片磨损或污染会造成噪声。霍尔传感器还可以用来制造十分精密的电子指南针等等，目前实用的“磁罗盘”指南针也有采用电子射线、电子流原理式的。
湿度传感器采用镁、铬陶瓷材料加入氧化钛制成。这种传感器材料呈现多孔、微孔分布的半导体特性。因为这种材料易于吸收水分而改变电导率，所以做为湿度传感器，反应较灵敏。当水气较少时，材料内部化学吸附形成电解层，当水气增加时，导电能方明显增高，材料内部变化为物理吸附。水气越大，电导率越大，电阻越小。相对湿度超过30％时进入高湿区。传感器会出现水滴，这将影响传感器的正常工作。为此在传感器中设置了一组加热线，使传感器温度得到提高，防止了水滴的出现。
湿度传感器广泛应用于核反应堆、火力发电站、土砂测定、线路保护、抽湿机、影印、高压灭菌、造纸、药品等方面。
全新概念的“手表”
随着时代的发展，手表已不再仅仅是一种计时工具，它已经逐步走向电子、通信、信息等领域，在更广阔的天地中大显神通。下面为大家介绍几种功能奇特的手表家族的“新成员”。
能开锁的电子表。澳大利亚制造了一种能看时间、开锁、算帐的电子表，它可用于宾馆饭店的客房管理。凡住进饭店的客人都会领到这样一只电子表。表的记忆库中都编有开锁口令，表内有微型发报机，锁内则有收报机，所以只要把表靠近锁就能把房门打开。这种表一旦丢失，中心台就会立刻向门锁和计算器下达指令：不要开锁。
电脑手表。德国在市场上推出一种电脑手表。这种新式手表大小同普通手表无异，但内装一块能储存70个数据组的微芯片，每组20个符号，可以帮助用户记忆信用卡和支票的密码，提醒用户的生日。另外，这种新式手表上还安装有一组光电二极管，能同计算机进行信息交流。
新型多功能手表。美国泰梅克制表公司与世界上最大的软件公司合作开发出一种名为“数据链”的新型手表。它只需简单地把它对准计算机屏幕就能与微机联系，并将数据显示在与表盘合成一体的液晶显示器上。使用这种手表的用户可在他们的微机上输入和编辑数据，选择信息，然后将手表表盘在15至30厘米的距离内对准屏幕，信息就可载入表内。
具有电视电话功能的手表。荷兰飞利浦公司正在研制一种具有电视、移动电话功能的新型手表，它代表了世界上许多高级实验室正在研制的一种新技术。这种新技术可使手表的主人随时与未来的信息高速公路相连，随时与人通话，接收电视节目等。
信息手表。日本精工公司于1994年底推出了一种“信息手表”，它将BP机和调频收音机合二为一，可以为用户提供无线寻呼和信息传递服务。精工“信息手表”已在美国的洛杉矾等地区得到了应用，售价为80美元，每月须交纳2.5美元的新闻服务费和9美元的寻呼服务费。专家预言：因为信息手表能够充当多种信息的传递和处理工具，因此它的出现和普及是信息社会发展的必然。信息手表将是对世纪的大众化商品。随着社会的发展，还会有更多形式多样的信息手表出现，从而更好地造福人类，服务社会。
具有记事本功能的手表。英国环球通信公司发明了一种具有记事本功能的手表，它的外观和计时功能都如同普通电子表，不同的是它可存贮70条信息，可以记录电话号码、约会时间和其它事项，可在设定的约会时间之前发出警告声，提醒用户按时赴约。这种手表输入信息时也需要借助一台个人电脑和一张特制的软盘。
人体保健手表。这种手表的功能相当于一个随身的“保健医生”，它可以随时测出人体的血压、脉搏、体温以及营养状况等参数，使人们随时掌握自己的身体健康状况，达到防病治病的目的。
总之，由于手表携带方便、使用灵巧，因此许多领域的科学家都把目光投在这方寸之地上。随着微电子技术的不断发展，手表的种类将会越来越多，我们的生活也将越来越方便、多彩。
功能不凡的小卡片———IC卡
1996年新年伊始，中央电视台“东方时空”栏目向全国报道了一条让人兴奋的消息：从1996年起，海南省将在全省银行系统推广使用通用IC智能卡。并称，这是我国金融领域的又一次“革命”，它的使用将为我国金融支付手段与世界接轨产生深远的影响。
如此功效不凡的IC智能卡到底是什么呢？这还得先从它的老前辈———磁卡说起。对于磁卡，我们并不陌生，它已进入了我们的日常生活中，我们打电话用的邮政专用贮值卡，取钱的取款卡，购物消费时用的信用卡基本上都是磁卡。目前，在全国许多大、中城市都可用信用卡购物；许多银行、储蓄所都设有一个外形酷似游艺机的自动取款机，用户用取款卡就可以取到自己所需的现金，非常方便。磁卡按其构造可分为两种，一种是在外形像一张扑克牌的塑料卡表面粘贴有一条与录音磁带相似的磁条卡，目前我们常用的各种信用卡，如“长城卡”、“牡丹卡”等均属此类；另一种则是在乙烯塑料卡内层涂有一种磁性涂料的磁性卡，人们称其为PET卡。磁卡的记录方法与磁带及计算机用的软盘等相同，都是采用数字磁记录。磁卡要完成信息传递的任务，就必须通过磁卡读写器来完成。磁卡虽然被广泛用于金融流通、交通、通信、事务管理、民用等众多领域，但是，由于磁卡存在着存储容量小、功能弱、安全性差等缺点，不能满足高速发展的信息社会的需求。随着超大规模集成电路和大容量存储芯片技术的发展，国外从80年代开始使用IC卡。有关专家预言，IC卡取代磁卡是社会发展的必然趋势。
“IC”是英文IntegratedCircuit的缩写。IC卡即为装有一个或多个集成电路芯片的塑料卡，所以又称为电子卡。IC卡又分为存储卡和智能卡两种。它们的区别在于：前者未装微电脑的CPU，因而只有存储功能；而后者装有一个形状大小类似于硬币的芯片———CPU，它既可以存储信息，又可以处理信息。由于智能卡具有CPU、存储器及输入／输出等组成部分，因此，一张智能卡可以说就是一台微小的计算机。
与磁卡相比，IC卡有以下一些优点。
可靠。IC卡是由读写设备的接触头与卡片上集成电路的接触点相接触进行信息读写，无任何移动部件，不会出现吃卡、塞卡等现象。另外，IC卡抗干扰能力强，具有防磁、防静电的功能。
安全。IC卡的所有需保密的信息以及用于安全控制的程序都设置在不可复制的防止外界入侵的存储区中，从而保证了信息的安全性和保密性。在制作过程中，在卡的内部设立相应的密码，从而可以有效地防止假冒。除利用对持卡人密码进行验证以保证使用安全外，还可以采用生物认证技术进一步增加安全性。例如通过对持卡人的指纹、笔迹、声音等进行识别来证实卡的有效性。
存储量大。IC卡的存储容量一般是磁卡的1000倍以上。通常可存储3000个字节，现在科学家还准备将它再增加3倍。因此它可以存储大量的各类信息，可以做到一卡多用。
灵活。IC智能卡可以进行逻辑操作，因而可在不与中心计算机相连的情况下进行安全认证、操作权限认证。此外，用户可要求修改存储在IC卡的个人数据资料，查询剩余额等。
由于IC卡的以上优点，使得它在许多领域都得到了广泛的应用。其中主要有：
———电子付款：如银行金融交易卡、电话付费卡、移动电话卡、电视卡、保健卡、公路收费卡等。
———计算机安全控制：实现对非法进入个人计算机和工作站、非法存取磁盘文件及病侵害等问题进行有效的控制及防护。
———电子资料簿：存储个人、设备或部门的多种信息，并可根据用户要求对信息进行分级保护。
———身份验证及人事管理：可用于员工证，对员工的身份进行验证，还可记录员工的出勤情况、休假情况和工作业绩等信息。
IC存储卡的使用在国外始于80年代初。IC智能卡的使用始于80年代后期，最先使用它的是法国电信公司，短短十多年，IC卡以惊人的速度得到了长足的发展，给我们的生活带来了极大的方便。目前，不少IC卡都具有“一卡多能”的特点，比如我国海南省通用的IC卡就同时具有电子钱包、电子存折和电子信用三种功能。在不久的将来，我们只要在口袋里装几张薄薄的卡就可以外出了。IC卡将真正使人类实现“一卡在手，走遍天下”的理想。
与你同心———心脏起搏器
如果要在人体的各个器官中评“劳模”，那么第一名非心脏莫属。它一直按照自己特有的节律跳动，伴随人走完风风雨雨的一生。从科学的角度讲，心脏之所以能跳动，是由于心脏位于两个心房之间的顶端有一个称为窦房结的结构，它可以发出电信号，信号沿着心房向心室传导，最后经过一种叫浦肯野氏纤维的组织到达心肌，从而使心肌有节奏地收缩和舒张，形成心脏的搏动。因此，一旦窦房结工作不正常，心房和心室间的心电传导失灵，就会发生心律失常，出现头昏。乏力、心慌、突然昏迷、抽搐、心跳骤停等一系列症状。对于这类心脏病，既不能手术，药物治疗效果也不满意，那么，如何攻克这种最危险也是人体最重要部位的疾病呢？
科学家们经过多年研究，根据电流可以引起肌肉收缩的原理，终于制造出了一种随身的心脏“救护神”———心脏起搏器。
心脏起搏器外形只有火柴盒大小，可以用手术的方法埋在病人的胸部或腰部的皮下组织内，成为病人的“随身医生”。起搏器由低频脉冲发生器、刺激电极和导线、电源等三部分组成。其中振荡器是心脏起搏器的核心，供心脏跳动的电就由此发出。它以恒定不变的电流向电容器充电，当电压升高到一定程度时，晶体管构成的开关便自动接通，把电荷放掉，然后再充电，如此周而复始，形成低频脉冲电流。心脏起搏器有两个电极，一个由起搏器的外壳代替，一个是埋在心脏内膜的电极导管。心内膜的电极导管把起搏器发出的电流脉冲引到心脏，从而帮助心脏有规律地跳动。
心脏起搏器虽然个头小，结构却十分复杂，具有很高的技术性能和工艺要求。它采用了先进的集成电路工艺和锂系列电池。锂电池的能量密度高，自放电很少，可以全密封，无漏液、胀气现象，它体积小，重量轻，可以在体内使用10年，甚至可以成为终生能源。它的外壳由化学性能稳定又不受人体排斥的稀有金属钛制成，重量轻，密封性好，可以保证电路不受腐蚀。起搏器的电导管则是由光滑无，对人体亲和力好的生物材料制成的，可以与人体器官和睦相处。
心脏起搏器经过多年发展，已经形成了固定频率起搏器、心房同步型起搏器、心室同步型起搏器、房室顺序型起搏器、全自动型起搏器及程序控制起搏器等多种品种系列。目前临床使用最多的是按需型和多功能型起搏器。按需型是一种当心律失常时它就工作，心律恢复正常后就停止输电的起搏器，它可以大大节约用电，延长使用时间。多功能型起搏器可以借助体外的自动控制装置，根据不同人的心律对电流的敏感程度，及时调整起搏脉冲的频率和幅度，使心律自动调节。除此之外，人们正在研制微电脑起搏器，这种起搏器可以随病人的情绪、体温、血液循环等情况的变化而自动调节，它的起搏脉冲与心脏自然起搏过程非常相似，从而使病人感觉更舒服。
早期的静电研究
1660年左右，德国马德堡市的市长格里克创制了一种机械装置，可以连续摩擦生电。他取一只儿童脑袋一般大的圆形玻璃烧瓶，把碎硫磺放进瓶里，一起加热，使硫磺融溶，在加热过程中不断加硫磺，最后，瓶里充满融化了的硫磺。再插入一根木柄，等硫磺冷却后，打破玻璃，得到一个漂亮对称的硫磺球。他把硫磺球支在木架上，让硫磺球转动，同时把一只手按在球上摩擦，于是硫磺球就会显示地球吸引万物的特性。另外一张图实验者正举着带电的硫磺球，球体移到哪里，那里一切轻质物体都受到吸引。纸片、羽毛纷纷朝它飞来，水珠滚动，枯叶摇晃。手指靠近，闪光、爆破声，与雷电无异。
为什么格里克会想到做一个旋转的硫磺球来做实验呢？原来他并不是单纯为了演示电现象，而是为了证明地球吸引力乃是某种“星际的精气”，他曾做过许多真空实验，也和这个总目标有关。著名的马德堡半球实验就是他在1654年做的，在这个实验中，他演示了抽空的两个半球在大气压的作用下用十六匹马也没有拉开。
格里克的硫磺球实验确实模拟了地球的吸引作用，甚至他还显示了硫磺球的引力比地球吸引力大。然而，他也发现两者有不同之处。在硫磺球周围，也会有物体被排斥，羽毛在硫磺球和地板之间会上下跳动。格里克开始领悟到，重力并不能归结于电力，它们各有特点。接着，格里克又做了许多电学实验，其中包括电的传导和静电感应，可惜没有得到别人的重视。
格里克发明摩擦起电机的消息和他的真空泵一起在欧洲各国传开了。人们竟相仿制并改进他的起电机。人们发现，格里克的摩擦起电机其实不必把玻璃瓶打碎，甚至不用硫磺，直接用玻璃瓶就可以做实验。很多人对电感兴趣，有的是为了研究电的性质，有的则是用于表演魔术，让王宫贵族取乐。但是人们在有意无意的探索活动中，逐渐摸清了电的性质。
牛顿对电学也很感兴趣。1675年他用玻璃球起电机研究了电的吸力和斥力、火花放电等现象。1703年12月5日，英国皇家学会热闹非凡，这一天他们有两件新鲜。事。一件是牛顿就任皇家学会主席，一件是牛顿任命他的助手豪克斯比咀任实验师，牛顿希望在皇家学会提倡实验，恢复实验风气。豪克斯比当众表演了精彩的真空放电实验。他用摩擦起乞机使真空发出辉光，说明真空也会产生电的现象。
进一步，豪克斯比还用棉线显示了电力，演示了“电风”。他做了一块玻璃圆柱体，长7英寸，直径也为7英寸，周围是一根木箍，上面等距离地连着许多条棉线，当他旋转并摩擦圆柱体时，棉线沿半径方向伸直，趋向一个中心。豪克斯比没有忘记他的恩师，他把这一事实联系到牛顿的宇宙学说，解释说：这些线条就像是受到了重力，沿直线方向吸向中心。
1720年，又有一位英国人格雷，他对电的传导进行了研究，发现摩擦过的玻璃棒所带的电可以转移到木塞上，再经细绳传到20米以外的骨质小球。他还让一个小孩做人体带电试验。他用丝绳把小孩吊在顶篷下，在小孩身下放许多轻质物体，例如羽毛之类。然后将摩擦过的玻璃管接触小孩腿部，结果小孩的手和头部都能吸引羽毛。
格雷通过实验，发现了电的传导性，而且分清了导体与绝缘体。
下一步进展是法国的杜菲作出的。格雷的实验引起了他很大的兴趣，他总结了前人的经验，提出了许多问题，例如：
1.是不是所有物体都可以靠摩擦带电，电是不是物质的普遍属性？
2.是不是所有物体当接解或靠近带电体时都可以获得电？
3.哪些物体会使电的传递停滞，哪些利于电的传递？哪些物体最容易被带电体吸引？
4.斥力和吸力之间有什么关系？它们之间是否有联系，抑或是完全独立的？
5.在虚空处在压缩空气中，在高温下，电的强度是增还是减？
6.电和产生光的能力之间有什么关系？这一关系可以得出什么结论？
为了解答这些问题，杜菲进行了一系列实验。他首先发。现能够带电的不仅限于琥珀之类的物品，任何东西，包括金属都可以带电，于是纠正了前人将物体分为“电的”，和“非电的”两类的做法。为了证实一切物体都可以带电，杜菲以自己的身躯做实验。他让助手用绳子把自己悬吊在天花板上，然后带上电；当另一个人接近他时，从他身上发出电火花，产生噼噼啪啪的声响。
杜菲最大的贡献是分清两种电。他把两小块软木包上金箔，用丝线悬挂在天花板下，取一玻璃棒，用丝绸摩擦后，分别接触这两块软木，结果软木互相排斥。他又做了一个实验，取一松香棒，用羊皮摩擦后接触一软木，而用丝绸摩擦后的玻璃棒接触另一软木，结果发现两块软木互相吸引。他再用其他许多材料继续实验，发现有的相互吸引，有的互相排斥。于是杜菲认定电有两种。他把玻璃产生的电称为“玻璃电”，松香产生的电叫“松香电”。
莱顿瓶的发明使电学研究又上了一个台阶。1745年，德国的克莱斯特做了一个实验。他用铁钉把电通到窄口药瓶中，瓶中盛水，瓶子与其他物体绝缘。原来他是想把电存在水中。读者也许会觉得他的想法太幼稚，请不要讥笑他，原始的观念往往导致科学的重大发明，克莱斯特试验果然有一定效果，他再用铁钉将瓶内的水和外界接通时，出现了强烈的放电现象。
克莱斯特没有放过这一现象，而是进一步寻找储存电的规律。他发现，瓶口及外表面必须干燥；如果瓶里装的是水银或酒精，效果更好。
克莱斯特把这一发现写信告诉了好几位友人，他们都回信说重复做了实验却没有能够得到同样的结果，原来克莱斯特在信中少说了一句话：实验者在用钉子通电时，要手持瓶子的外表面，人站在地上。由于这个原因，克莱斯特的发现没有引起注意。
与时同时，另外有一位实验家在荷兰也做了类似的实验。他是莱顿大学物理学教授穆欣布罗克。他把金属管悬挂在空中，与起电机联接，另从管引出一根铜线，浸入盛水的玻璃瓶中，助手一只手拿着玻璃瓶，穆欣布罗克在一旁摇摩擦起电机。正在这时，助手无意识地将另一只手碰到管，顿时感到电击。于是穆欣布罗克自己来拿瓶子，当他一只手碰到管时，果然也遭到强烈电击。
穆欣布罗克不久写信给友人，信中写道：“蒙上帝怜悯，我才免于一死。我就是为法兰西王国也不愿再冒这个险了。”信中他详细描述了实验的条件，所用器材和人的姿势。写得如此真切，令有冒险精神的读者无不跃跃欲试。后来这封信公开发表。许多人重复了莱顿的实验，莱顿瓶也由此得名。
在用莱顿瓶做试验的人当中，有一位法国电学实验家叫诺勒特最出色。他改进了莱顿瓶，大大提高了电的容量。1748年他在巴黎让二百多名僧人在巴黎修道院前手拉手排成圆圈，让领头的和排尾的手握莱顿瓶的引线，当莱顿瓶放电时，几百僧人同时跳起来，使在场的贵族们无不目瞪口呆。诺勒特组织的表演使电的声威达到了高潮。
莱顿瓶的神奇不胫而走，消息传到了美利坚合众国，又引出一番轰轰烈烈韵情景，这时有一位有名的人物做了许多实验。他就是美国驻英大使富兰克林。
富兰克林的发现
1746年，在美国波士顿举行的电学实验讲演会上，有一位听众入神地听着莱顿瓶实验的故事，他就是富兰克林，这时已40岁。他是美国著名的活动家和外交家，原先当过印刷学徒工，自学成才，对自然科学很有兴趣，但直到40多岁，才有工夫从事电学研究。
他第一个提出电荷概念，用数学上的正负概念来表示两种电荷的性质，并且通过实验确定电荷守恒定律。大家都知道，避雷针是富兰克林的一项重大发明，由于有了避雷针，人类避免了许多自然灾害。富兰克林这项研究成果，不仅对电学的发展有重大意义，而且有助于破除人们对自然的迷信，了解雷电的真实性质。
自古以来，天电、地电互不相关，地面上人们已经进行了许多实验，对电的性质已有了解，但天上的雷电却仍是神秘莫测。到18世纪叶叶，不少人认为闪电和电火花类似。富兰克林也和他们一样，通过对此说明两者的相似性，不过富兰克林的认识比别人深刻，例如：他在一封书信中列举了十二条：
“电流体与闪电在如下特点上一致：发光；光的颜色；弯曲的方向；快速运动；被金属传导；爆发时有霹雳声或噪声；在水中或冰中仍能维持；劈开它所通过的物体；杀死动物；熔化金属；使易燃物燃烧；硫磺气味。”然而他又认为，仅仅靠对比，还不足以作出科学论断。要确证天电、地电的一致性，最好的证据是捉住天电，也就是把天电引到地面上来做对比实验。为此他提出了一个方案，在高处安一岗亭，利用尖端把低云掠过时所带的电引到地面上来。
第一个按照富兰克林建议进行实验的是法国的达里巴尔德。他在巴黎近郊马里村的高地上建造了一所岗亭，岗亭上树立起高44英尺的铁杆。1752年5月10日，黑云压天，雷雨将临，达里巴尔德和他的同事成功地把天电引进了莱顿瓶。5月13日，他向法国科学院报告了这一实验，并且说，实验的成功不但证明了闪电和电的等同性，还表明可以利用富兰克林的方法保护房屋建筑免遭雷击。
从此，到处都在重复金属尖端做避雷器的试验。富兰克林则认为，巴黎实验用的铁杆还不够高，难以证明电是从云端引下来的，一个新的思想掠过他的脑海，何不用风筝把天电引下来做试验呢？于是，他用两根轻的杉木条做成小十字架，把丝绸手帕蒙上，扎好。取一根尖细铁丝固定在十字架的一头，伸出一尺多长，拴上牵风筝的亚麻绳，亚麻绳的下端接丝绸带，在接头处挂一把钥匙。在他儿子的陪同下，把风筝放上天，只等雷雨天气的到来。1752年10月19日，他在给友人柯林孙的信中描述了实验的情况。由于雨水打湿了风筝和牵引风筝的亚麻绳，云层中的电沿湿绳传到莱顿瓶里。等雨过后，拆下莱顿瓶，再按通常的方法使莱顿瓶放电，放出的电跟用摩擦起电机产生的电毫无两样。富兰克林写道：“由此即可完全证明电物质和闪电纯属同一回事。”
富兰克林还做过一个有名的金属桶实验，目的是设法从带电的金属桶内取出电来，他用木髓球与金属桶的内表面接触，看木髓球是否带电，可是无论如何都无法使木髓球带电。富兰克林只好写信给他的英国朋友请教，这一请教，竟导致了一个新定律的发现。这个新定律甚至奠定了电学的基础。这就是所谓的库仑定律。
能装电的瓶子
17世纪中叶，根据摩擦起电的道理，人们制造了能够携带大量电荷的静电起电机。但是那时人们还不知道怎样保存电荷，每次用电时都使用静电起电机起电，很不方便。这时，有的人就在思考：粮食可以装在麻袋里，水可以装在水桶里，电是看不见、摸不着的东西，能不能也想个什么办法把它装起来呢？
1745年，荷兰莱顿大学的马森布罗克在做电学实验的时候，无意中把一根带电的铁钉放在了玻璃瓶里。不一会儿，当他要把铁钉取出来时，一手拿着瓶子，另一个手刚触及到铁钉，意外地感受到了电的刺激。马森布罗克又重复实验了多次，每次都有这样的感觉。后来，他把起电机携带的电荷用金属线引出来，通进一个玻璃瓶子里。当把起电机拿走以后，他一手握瓶、一手触及金属线时，竟然受到了更加强烈的电刺激，他说“手臂和身体产生了一种无法形容的恐怖感觉，我以为自己的命要没了”。
不久，马森布罗克公布了自己这个意外的发现：把带电的物体放进玻璃瓶里，就可以把电保存起来。多少年来，有多少人为找存放电荷的方法冥思苦想没有成功，而马森布罗克却在无意中解决了这个难题。这真是“有心栽花花不开，无意插柳柳成阴”。
马森布罗克的发现，诞生了电学史上第一个保存电荷的容器。它是一个玻璃瓶，瓶里瓶外分别贴有锡箔，瓶里的锡箔通过金属链跟金属棒连接，棒的上端是一个金属球，露在瓶的外面。由于这个装置是在莱顿城首先制成的，所以叫做莱顿瓶。
莱顿瓶充电时，让带电体跟莱顿瓶上的金属球接触，瓶里的锡箔会通过金属链带上与带电体同性的电荷。由于静电感应的原因，在瓶外锡箔的内表面将出现与瓶里锡箔异性的电荷，而瓶外锡箔的外表面将出现与瓶里锡箔同性的电荷。田接地的导线与瓶外锡箔的外表面接触就可以把外表面的电荷引入大地，再把这个导线撤去，这样就使瓶外锡箔内表面的电荷保留了下来。然后将带电体撤走以后，瓶里锡箔所带的电荷就可以保留一段比较长的时间了。
如果我们用一个有绝缘把的金属叉，使它的一端接触莱顿瓶外的锡箔，另一端靠近金属球，这时就会出现电火花。这就是里外锡箔的异性电荷发生的中和放电现象。在放电以后，莱顿瓶上就不再带有电荷了。
直到今天，莱顿瓶作为最简单的贮电容器，仍然是电学实验中的一种重要的仪器。后来，在莱顿瓶基础上发展起来的电容器，广泛应用在无线电技术的各个方面，成为发展现代科学技术不可缺少的电器元件。
神奇的电流效应
谁都没有直接看见过电流，但是谁都知道日常生活中许多东西离开了电不行，都知道电的威力强大无比，这就涉及到电流的各种效应，有些效应还奇特得令人难以想象。现在，我们就简单谈谈这方面的情况。
我们先谈谈电流的热效应。1800年，伏打电池发明以后，人们发现电流通过导体时，导体会发热，这就是电流的热效应。它和哪些因素有关呢？第一个用实验揭开这个秘密，并且做出精确的定量计算的，是英国青年物理学家焦耳。1840年，22岁的焦耳做了通电导体发热的实验，他巧妙地设计了实验装置，把通电的电阻丝放在纯净的水中，用电阻丝产生的热量使水升高温度，温度升多少由温度计测出。焦耳废寝忘食地进行实验，终于发现了一个重要的规律：电流通过导体放出的热量，跟电流强度的平方、导体的电阻、通电时间三者成正比。1842年，俄国物理学家楞次也独立地发现了这一定律，这就是焦耳—楞次定律的由来。
电流热效应有着广泛的应用。大家所熟悉的电炉、电烙铁、电熨斗、电烤箱、电热器等各种电热设备，都是以焦耳定律作为理论依据设计的。电流热效应还被用来焊接金属，爆破时引发炸药，军事上引爆地雷，现代养鸡场里用来孵化小鸡，科学实验中热恒温箱，电热保暖服等。但也应注意，电流热效应有时也会带来危害，比如烧坏器件，甚至引起火灾和人员伤亡。为了防止这些危害，人们已经能有效地采取冷却措施和保险措施，保证了人员和设备的安全。
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