關于“萊頓瓶電震實驗”的兩點質疑

戚福軍

(大安市第六中學 吉林 大安 131302)

在人教版高中《物理·選修1-1》第一章第四節“電容器”中，為了引入電容器這個電器元件，教材首先講述了1748年在巴黎圣母院前由物理學家諾萊特(A.J.A.Nollrt,1700～1770)表演的一個“魔術”.教材表述如下：“魔術師”諾萊特調來700個修道士，讓他們手拉手站成一排，全長約300 m，隊伍十分壯觀.裝著水的大玻璃罐內有一根金屬引線通到外面，與一個迅速轉動并受摩擦的大玻璃圓盤相連.隨著諾萊特一個手勢，排在最前面的修道士用手握住了從瓶口引出的金屬線.一瞬間，700個修道士幾乎同時驚叫著跳了起來，在場的人無不目瞪口呆.下面為教材所配插圖.

質疑1：700個修道士幾乎同時驚叫起來,是因為700個修道士幾乎同時出現靜電放電現象.但我們知道靜電放電現象出現必須有回路，否則不會出現.而從教材所敘述的內容及所配的插圖來看,700個修道士之間看不出存在回路，那么也就不可能出現700個修道士幾乎同時驚叫起來.按照教材所敘述的內容及插圖來看，如果地面潮濕，那么可能會在前幾個人出現放電現象(和大地構成回路)，也不會700人同時出現放電現象.

質疑2:教材的這部分內容及所配插圖是為了引出電容器這個電器元件，插圖的大玻璃罐應該就是電容器雛形，應滿足電容器的基本構造，即有儲存靜電的電極板和電介質.但從教材所敘述的內容和插圖看不出哪個充當電極板和電介質，這樣就無法通過這部分內容科學正確地引出電容器這部分知識.

筆者查閱了大量有關“萊頓瓶”的歷史資料、發現事實和教材的敘述存在著一定差距.據《物理·選修3-1》教學參考書介紹，1745年荷蘭萊頓大學的物理學家R.van穆欣布羅克[1]在從事電學實驗時，看到好不容易使帶電體所帶的電很快在空氣中消失，便想找到一種保存電的方法.有一次，他用絲線吊起一支槍管來接收從摩擦起電機玻璃球傳來的電.在槍管的一端吊起一根黃銅線，銅線的下端放入一只盛有水的玻璃瓶中.穆欣布羅克讓助手一只手拿著玻璃瓶，同時自己使勁轉動起電機，助手不慎將另一只手碰到槍管上，感到一次強烈的電擊，大喊起來.穆欣布羅克與助手互換位置，讓助手搖起電機，自己一手拿瓶，另一只手去碰槍管，也遭到電擊.這個實驗表明，把帶電體放在玻璃瓶中可以把電保存起來.后來人們把這個蓄電的瓶子叫做“萊頓瓶”.萊頓瓶幾經改進，瓶內外表面都貼上金屬箔，瓶蓋上插一金屬桿，桿上端裝一金屬球，下端用金屬鏈與瓶內表面接觸;瓶內盛水，增大了瓶的蓄電能力，可以產生更強的電擊.放電時產生的電火花可以點燃火藥、氫氣等.萊頓瓶的出現為進一步研究電現象提供了有力的工具.

萊頓瓶能使人受到電擊的現象，引起人們的好奇.當時用萊頓瓶做電擊示范表演成了一種娛樂游戲.最出色的表演是法國物理家諾萊特在巴黎圣母院前進行的.他請700個修道士手拉手排列起來，讓排頭者手握萊頓瓶，排尾者手握萊頓瓶的引線.趙凱華的《電磁學》中關于這個問題的闡述和上面的闡述基本相同:“一端的人接觸帶電萊頓瓶的外部，另一端的人接觸萊頓瓶的另一極.”[2]當他讓萊頓瓶通過700個修道士放電時，整個隊伍突然同時跳了起來，在場觀眾被驚得目瞪口呆.

從以上資料可以看出當時諾萊特是讓“排頭的修道士用手握住萊頓瓶，讓排尾的手握瓶的引線，”而不是按教材所敘述的那樣“排在最前面的修道士用手握住了從瓶口引出的金屬線.”由于瓶里瓶外分別貼有錫箔，排頭的修道士用手握住萊頓瓶，讓排尾的握住與瓶里錫箔相接觸的引線，那么儲存在瓶里瓶外錫箔上的靜電就會通過700個修道士所構成的回路出現放電現象，才會使700個修道士幾乎同時驚叫著跳了起來.

瓶里瓶外分別貼有的錫箔,就相當于電容器的兩個電極，錫箔之間的玻璃相當于電介質，完全滿足電容器的基本構造.如果這樣介紹的話就會很容易從萊頓瓶電震現象引出電容器的相關知識.

參考文獻

1 彭前程.物理選修3-1教師教學用書(第三版). 北京:人民教育出版社,2010. 43

2 趙凱華，陳熙謀. 電磁學(第二版). 北京：高等教育出版社，1984. 3