物理爱好者

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照明节电







日光灯具有发光效率高、光线柔和、寿命长、耗电少的特点，一盏14瓦节能日光灯的亮度相当于75瓦白炽灯的亮度，所以用日光灯代替白炽灯可以使耗电量大大降低。在走廊和卫生间可以安装小功率的日光灯。看电视时，只开1瓦节电日光灯，既节约用电，收看效果又理想。还要做到人走灯灭，消灭“长明灯”。


电视机节电电视机的最亮状态比最暗状态多耗电50~60%；音量开得越大，耗电量也越大。所以看电视时，亮度和音量应调在人感觉最佳的状态，不要过亮，音量也不要太大。这样不仅能节电，而且有助于延长电视机的使用寿命。有些电视机只要插上电源插头，显像管就预热，耗电量为6~8瓦。所以电视机关上后，应把插头从电源插座上拔下来。


电冰箱节电电冰箱应放置在阴凉通风处，决不能靠近热源，以保证散热片很好地散热。使用时，尽量减少开门次数和时间。电冰箱内的食物不要塞得太满，食物之间要留有空隙，以便冷气对流。准备食用的冷冻食物，要提前在冷藏室里慢慢融化，这样可以降低冷藏室温度，节省电能消耗。


洗衣机节电洗衣机的耗电量取决于电动机的额定功率和使用时间的长短。电动机的功率是固定的，所以恰当地减少洗涤时间，就能节约用电。洗涤时间的长短，要根据衣物的种类和脏污程度来决定。一般洗涤丝绸等精细衣物的时间可短些，洗涤棉、麻等粗厚织物的时间可稍长些。如果用洗衣机漂洗，可以先把衣物上的肥皂水或洗衣粉泡沫拧干，再进行漂洗，既可以节约用电，也减少了漂清次数，达到节电的目的。


电风扇节电一般扇叶大的电风扇，电功率就大，消耗的电能也多。同一台电风扇的最快档与最慢档的耗电量相差约40%，在快档上使用1小时的耗电量可在慢档上使用将近2小时。所以，常用慢速度，可减少电风扇的耗电量。

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吉尔伯特



王宗田



　　吉尔伯特（1544～1603）是英国著名的医生、物理学家。他于1544年5月24日生在英国科尔切斯特市一个大法官家里。年轻时就读于剑桥大学圣约翰学院，攻读医学，获医学博士学位。毕业后已成为英国名医。由于他医术高明，1601年担任英国女王伊丽莎白一世的御医，直到1603年11月30日逝世。

　　吉尔伯特在科学方面的兴趣，远远超出了医学范围。在化学和天文学方面有渊博的初识，但他研究的主要领域还是在物理学中。他用观察、实验方法科学地研究了磁与电的现象，并把多年的研究成果，写成名著《论磁》，于1600年在伦敦出版。

　　《论磁》共有六卷，书中的所有结论都是建立在观察与实验基础上的。著作中记录了磁石的吸引与推斥；磁针指向南北等性质；烧热的磁铁磁性消失；用铁片遮住磁石，它的磁性将减弱。他研究了磁针与球形磁体间的相互作用，发现磁针在球形磁体上的指向和磁针在地面上不同位置的指向相仿，还发现了球形磁体的极，并断定地球本身是一个大磁体，提出了“磁轴”、“磁子午线”等概念。总之，在磁现象的研究方面，吉尔伯特的成就是光辉的，贡献是巨大的。

　　在吉尔伯特的名著中，也叙述了他对电现象的研究内容。他研究了十几种物质，发现它们中的大多数被摩擦后，同琥珀、玛瑙被摩擦后相似，可以吸引轻小的物体。他首先指出，这是与磁现象有本质区别的另一类现象；他第一个称电吸引的原因为电力。

　　吉尔伯特制成了第一台验电器，并用它证明了离带电体越近，吸引力越大，还指出电引力沿直线；带电体被加热或放在潮湿的空气中，它的吸引能力就消失了。

　　对电子的本质，吉尔伯特也试图加以解释，他认为存在一种“电液体”，带电体吸引其他物体时，“电液”就从带电体流向被吸引的物体；他还认为，带电体被加热时电性消失的原因是“电波”蒸发了……在吉尔伯特时代，他提出的概念，说明电是地地道道的物质，这有特殊的意义。吉尔伯特的名字总是摆在静电学研究之首。

　　可叹的是，吉尔伯特的名著《论磁》，直到19世纪末还很少为人了解，他的其他作品、先进的科学思想在英国也很少有人知道。因为他的作品都是仅用拉丁文出版的。1889年成立的吉尔伯特俱乐部，到1900年根据汤姆生的倡议，才出版了吉尔伯特名著的英译本。

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杜菲



王宗田



　　杜菲（1698～1739）是法国物理学家。在电的研究方面有突出的贡献。在研究过程中，他自己作了许多实验，并于1733年发现绝缘起来的金属通过摩擦可以起电，因此，他得出所有物体都可以摩擦起电。认为把物体分为“电的”和“非电的”并没有事实根据。他曾用自己的身体作带电实验。他让别人用丝绳把自己吊起来，当他身体带上电而别人靠近时，他感觉到针刺般的电击，有放电的噼啪声，在暗处还可以看到放电的火花。

　　杜菲最重要的发现是电有两种。在巴黎的一家学报上他发表了自己的实验结果，其中写到“……因此，由总的性质不同这一点可以认为存在着两种电性物质，一种诸如玻璃、晶体等透明固体；另一种诸如琥珀、树脂等物质。……互相推斥的物体具有相同的电性，互相吸引的物作具有不同的电性。不带电的物体可以从另一种带电物体获得电，两者所带的电是相同的……。”他意识到不同材料经摩擦后产生的电不同，电有两种，并且同性电相斥，异性电相吸；他还把电想象为二元流体，当它们结合在一起时，彼此中和。

　　在不断实验过程中，杜菲改进了吉尔伯特的验电器，用金箔代替金属细棒，使验电器更加灵敏。

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富兰克林



孟昭辉



　　本杰明·富兰克林（1706～1790），美国物理学家，1706年1月17日生于波士顿，他是一个制作肥皂和蜡烛的穷人家孩子。起初他学过制作肥皂的手艺，后来当过书店营业员。学徒时热爱读书，而且常写些东西发表。从1723年起，他辗转于纽约、费城、伦敦之间，更换过多种职业，后又回到费城。1728年，他靠自己积攒的钱在费城办了一个印刷厂，出版《宾夕法尼亚新闻》报纸，并经常在上面发表文章。他通过顽强学习，掌握了几种外语，他用去不少时间从事社会活动，担任了很多社会工作和国家职务。

　　此外，他对自然科学的研究充满兴趣，对电学现象尤感兴趣。1746年，摩擦生电的研究使他深信：可以转换的“电流质”可能是正的，也可能是负的。于是富兰克林就成了第一个提出了正电荷和负电荷概念的人。他的研究工作，使早先发明的莱顿瓶的原理得到了正确解释，并使“富兰克林板”即第一个平板电容器（锡板之间有玻璃片）得以产生。1752年，富兰克林用一个纸风筝，将大气中的电通过系在风筝上的潮湿细线引到地面上来，并将引来的电充到莱顿瓶中，证明了自然界的闪电和地面上的电是一样的，这一结果的得出，使他顿时成为举世瞩目的科学家。以后，他又在尖端物体上进行多次放电实验，使他发明了避雷针。这样人们就有了保护建筑物免受雷击的手段。在研究雷雨中乌云放电问题时，他还研究了其他大气现象，想出了一些有趣的实验。他的思想推动了当时科学家的研究工作，对科学发展具有很大影响。富兰克林将自己的研究成果通知了伦敦皇家学会，为让更多的人了解他的观点，1751年他将这些文章汇编成《本·富兰克林对电进行的试验与观察》一书自行出版。这一著作很快被译成法文和其他文字，使他驰名全世界。后来他当选为皇家学会会员。富兰克林不仅研究电，他还撰写了关于热辐射、对流、流体力学等其他科学领域的四部著作。他不仅是位卓越的科学家，而且还是出色的社会活动家。他是1776年美国独立宣言的起草人和主笔之一。这位杰出的科学家于1790年4月17日在费城逝世。

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电子



王宗田



　　电子是一种最小的带电粒子，在基本粒子中它发现的最早。电子带负电，其电量为1．602189×10－19库仑，质量为9．10953×10－31千克，常用符号“e”表示。

　　电子是1897年英国物理学家汤姆生在研究阴极射线时发现的。我们知道，导线中电流的产生就是电子流动的结果，1安培电流相当于每秒钟通过导体横截面的电子数为6．25×1018。利用电场和磁场，可以按照需要控制电子的运动，从而制造出各种电子仪器和元件，如各种电子管、电子显微镜等。

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金属导体的导电机理



孟昭辉



　　在金属导体里，原子的最外层电子（价电子）受原子的束缚较松，容易脱离原子，形成在金属中自由移动的电子。这种自由电子的运动，从总体看来，类似于气体中的分子运动，即可以在一定的条件下把自由电子看作如同电子气，在一定温度下在金属中杂乱地向各方向运动。原子中除价电子外的其余部分叫原子实。在固态金属中原子实排列成整齐的点阵，称为晶体点阵。自由电子在晶体点阵间跑来跑去，并不时地彼此碰撞或与点阵上的原子实碰撞，这就是金属微观结构的经典图象。由于自由电子的热运动是杂乱无章的，在没有外电场或其他原因（如电子浓度或温度不均匀）的情况下，它们沿任何方向运动的机会相同，因此电子的不规则热运动不会引起电荷沿某一方向的迁移，所以也不会引起电流。若在金属导体上加了电场，每个自由电子就将逆着电场方向发生“漂移”，这时可以认为自由电子的总速度是由它的热运动速度和因电场产生的附加定向速度两部分组成，前者的平均速度仍为零，后者的平均速度叫做漂移速度。正是这种宏观上的定向漂移运动形成了宏观的电流。

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电解质的导电机理



孟昭辉



　　除金属导体外，盐、酸、碱的溶液也是导体，称作电解质。由于它们导电的结果引起物质的电解分离，所以它们的导电也叫电解导电。与金属的自由电子导电不同，电解质的导电是在外电场作用下，带电离子运动形成的，所以电解导电是离子导电。例如二氯化镍溶于水中时，就分解为带正电荷的镍离子和带负电荷的氯离子，镍离子是由镍原子失去两个最外层电子形成的，而氯离子则是由氯原子最外层获得一个电子形成的。这样，在二氯化镍水溶液中插入两个金属棒并与电源的正负极接通后，带电的正、负离子就要分别向两个金属棒运动。氯负离子流向与电源正极相连的金属棒，并把所获得的电子交给该金属棒而恢复成氯原子；两个氯原子结合成氯分子，并以气泡形式冒出。镍的正离子则流向与电源负极相连的金属棒，并从该金属棒获得两个电子而恢复成镍原子淀积在棒上。于是由电源、导线、金属棒和二氯化镍水溶液组成的整个回路中就有电流通过。