富兰克林的风筝实验证明了什么

富兰克林的风筝实验证明了什么 富兰克林(Benjamin Franklin，1706－1790)，美国科学家、发明家、政治家和社会活动家。他首先将两种电荷定名为正电和负电；提出单流体说；提出电荷守恒原理；做了著名的费城风筝实验，统一了天电和地电；发明了避雷针。
富兰克林于1706年1月17日出生在美国马萨诸塞州波士顿市。他的父母都是英国移民，以制造蜡烛和肥皂为业。8岁时，富兰克林被送进学校，学习成绩优良。但是，由于他的兄弟姊妹众多(共10个，他排第八)，父母收入不多，生活非常贫寒，10岁时便辍学了，从此再也没进学校学习过。
虽然富兰克林离开了学校，但他从没有放弃学习知识的机会，靠艰苦的自学，成为一名知识渊博的人。富兰克林在他父亲的蜡烛肥皂店里工作了两年。他整天做剪烛芯、灌烛模、制肥皂、守店铺、打杂跑街等繁重的工作。但是，不管怎样劳累，工作之余都要抓紧时间自学，把他父亲的大部分藏书都读了一遍，并把自己所得的钱都花在买书上。父亲看他那么喜欢书，便把富兰克林送到他当印刷所老板的哥哥处做学徒工。年仅12岁的富兰克林就跟哥哥签订合同，规定学印刷手艺直到21岁。在这9年的学徒期间，除供给膳宿和衣服外，没有其它报酬，到最后一年，才能得到普通工人的最低工资。
富兰克林用了很短的时间就掌握了一定的印刷技术，成为哥哥的得力助手。那时，他认识了几何书店的学徒和一些藏书爱好者，便晚间向人借书，彻夜阅读，第二天一早就送还。人家知道他借书还得快，而且很爱护书，都喜欢借书给他。他读的书很杂，从政论文、文学评论、散文，到算术、几何、英文文法等。14岁时，他开始练习写作，并有多篇文章在报上发表。
1723年，17岁的富兰克林忍受不了哥哥对他经常的吹毛求疵和故意挑剔，独自一人到费城谋生，并在一家印刷所里当上了正式的印刷工人。第二年，他又漂洋过海到伦敦闯荡，并结交了一些有名的人物。
1726年10月，富兰克林在好友的邀请下又回到费城，重 *** 印刷旧业。后来他在自传里对伦敦的这段生活做了简要的总结：「我就这样在伦敦大约住了18个月，大部分时间都辛勤地工作，除看戏和读书外，很少把时间花在自己身上…我结识了一些聪明智慧的人，跟他们交谈使我受益匪浅，并且我还读了许多书。」
1727年，富兰克林同几位好友共同创办了一个青年组织—「共进社」，帮助普通人进行自学。这个活动引起青年们的极大兴趣，其它城市的青年人也相继建立了类似的组织，它存在几乎达40年之久。几年后，富兰克林创办了自己的报纸—《宾夕法尼亚报》。他精心编排，亲自撰文，所写的文章很受欢迎，再加上印刷精美，很快就在读者中树立了良好的形象。这张报纸不但使他的个人声望大大提高，而且为他带来了可观的利润。
1733年，富兰克林开始学习外语。他先后学会了法语、意大利语和西班牙语，这对他以后搞科学研究和从事外交活动都大有裨益。
1743年，他在费城创建了美国第一个科学团体「北美增进有用知识哲学会」，后来这个哲学会发展成为美国的首批大学之一—宾夕法尼亚大学。
从1746年，40岁的富兰克林对科学研究产生了浓厚的兴趣。他涉猎的领域十分广泛，如气象学、生物学、地质学、化学、农学和数学等方面，而且都取得了不少成就。当然，最大的成就是在电学研究中取得的。他总结出电荷有两类，正电和负电，并分别用「+」和「-」来表示。他的这一重大发现，为定量研究电荷的性质打下了坚实的基础。
1788年，法国科学家库仑发现电荷间相互作用力的著名的「库仑定律」，就是从这一概念出发的。富兰克林进一步提出，电荷不能创生，也不能消灭，只能从一个物体转移到另一个物体，他说：「电不因摩擦玻璃管而创生，而只是从摩擦者转移到了玻璃管，摩擦者失去的电和玻璃管获得的电严格相同。」他的这段话，实际上就是提出了电荷守恒原理。
他还提出了「单流体」假说来解释电的本性问题。虽然他的解释并不完善，但他的理论还是给人们以有益的启示。富兰克林最精彩的杰作是1752年做的风筝实验，他冒着生命危险揭开了雷电现象的神秘面纱，证明天电和地电是一样的。
由于在科学研究上的辛勤劳动和辉煌成就，1753年英国皇家学会授予富兰克林科普利奖章。1754年他同时获得哈佛大学和耶鲁大学授予他的荣誉硕士学位，他为自己「这样没有上过大学的人分享了大学里的荣誉」感到万分荣幸。英国的爱丁堡大学、圣安德鲁大学和牛津大学都先后赠给他博士学位。1756年当选为英国皇家学会会员，1769年当选为美利坚哲学会会长，一直连任到他去世之日，1772年还当选为法兰西科学院的外国院士。
富兰克林之所以成为多方面发展的卓越的科学家，主要是由于他一贯坚持勤奋自学和刻苦钻研。同时，长期的劳动实践也为他提供了丰富的经验。
在美国独立战争期间，富兰克林积极参加反英斗争，并于1776年参加起草《独立宣言》。1776年一1785年出使法国，促成1778年法美同盟的缔结。 1787年5月到9月，美国在费城召开了制宪会议，制定美国宪法。81岁高龄的富兰克林虽然已经手足麻痹，身心不适，但他仍被选为制宪会议代表，参加起草了美国的宪法。他极力主张废除农奴制度，为解放黑奴做出了很大贡献。
1790年4月17日，富兰克林在费城与世长辞，享年84岁。出殡的那天，2万多人为他送葬，表达了人们对这位伟人的崇敬和爱戴。为了纪念富兰克林为电学发展做出的贡献，后人将厘米‧克‧秒制静电系电量的单位定名为「富兰克林」，1富兰克林=10/c库仑(c为光速)。
1745年，荷兰莱顿大学的物理学教授马森希罗克发明了莱顿瓶，使摩擦生成的电可以被储存起来，这在欧洲引起了巨大的轰动，不久便传到了美洲。40岁的富兰克林在波士顿看到一位英国学者用莱顿瓶做的实验，深深地被吸引住了。他写信给在英国伦敦的友人，不久就得到朋友赠送的一只莱顿瓶，便开始了对电现象的研究。
在富兰克林之前，人们对天上的雷电有一种恐惧感和神秘感，甚至许多人认为雷电是上帝发怒时而发出的吼声。富兰克林在用莱顿瓶做实验的过程中，面对着电火花的闪光和劈啪声，总是禁不住与天空的电闪雷鸣联系起来。他比较了 雷电和莱顿瓶放电，发现它们有许多共同之处：它们都发出相同的光色，有锯齿般的形状，能被金属、水或冰传导，能点燃易燃物，杀死动物，熔化金属，破坏磁性。有一次，他将几个莱顿瓶连接起来，准备用强电击杀一只火鸡，不料， 实验还未开始，他自己先碰到了莱顿瓶，结果当场被击昏过去。等他醒来之后，不失诙谐地说了一句：「好家伙，我本想电死一只火鸡，结果差一点电死一个傻瓜。」尽管电学实验很危险，富兰克林还是决定捕捉天电。
怎样捕捉天电呢？莱顿瓶是很合适的，因为它能储存电。问题是怎样能将天电引到莱顿瓶呢？用竹竿显然架不了多高，即使架在建筑物上，比起高高的天空也是太低矮了。富兰克林冥思苦想多日。突然，他的眼睛一亮，何不用风筝来引天电呢！于是，他和儿子威廉一起用两根很轻的杉木做成一个十字架，然后把一块丝绸的四个角扎在十字架的末端，这样就做成了一个大风筝。然后把一根很细的铁丝固定在十字架的直木条的顶上，使铁丝超出木架约20厘米，这样可以更好地引下天空中的电。铁丝末端与放风筝的丝线相连。
1752年7月的一天，美国费城的上空阴云密布。富兰克林知道，盼望多日的暴风雨就要来了。他喊上儿子威廉，拿止大风筝，包好莱顿瓶，跑到了离家不远的田野上。强风托着风筝扶摇直上，转眼就飞入云霄。随着一阵电闪雷鸣，大 辆倾盆而下。不一会儿，富兰克林父子俩的外衣便被淋湿后已经成为导线。为了防止将电引到自己身上，富兰克林用一块干绸巾包住拉风筝线的手，并且在风筝在线挂上一把铜钥匙准备引电用。
风筝穿进带有雷电的云层，闪电在风筝上闪烁，雷声隆隆。这时，富兰克林发现丝在线的毛毛头全都竖立了起来，他断定整个风筝带电了。当他感到扣风筝线的手有些麻木的感觉时，就把另一只手的手指靠近铜钥匙，顷刻之间，钥匙上射出一串串火花。
「哎哟!」富兰克林叫喊了一声，赶紧将手指抽回，无限的欢乐也像电流一样传遍他的全身。他喊起来：「威廉，我受到电击了!我们捕捉到了天电!」他顾不得危险，让儿子拿出来莱顿瓶，将铜钥匙栘近莱顿瓶的金属球，直接给莱顿瓶充了电。就这样，过去神秘而可怕的天电被富兰克林装进了瓶子。
事后，富兰克林用收集起来的天电做了一系列实验，结果证明它的性质与用起电机产生的电完全相同，天电只不过是剧烈的放电而已。
应该指出的是，富兰克林的风筝实验是很危险的，那次他没有出现意外，完全是侥幸。在富兰克林实验后的第二年，一个叫李赫曼的俄国人也学着富兰克林作这个实验，结果当场被电死了。
弄清了天电的性质，富兰克林想起他平时用莱顿瓶做实验时，发现尖端更易放电的现象。他马上想到利用尖端放电原理将天空威力巨大的雷电引入地面，以避免建筑物遭雷击。
1760年，富兰克林在费城一座大楼上树起了一根避雷针，效果十分显著。费城各地竞相仿效，到1782年，全城已装了400根避雷针。教会起先反对装避雷针，说雷电是神表示的愤怒，不允许人们干涉它们的破坏力。但教会的反对 并起不了多大的作用，人们还是相信科学。据说过了100年，费城盖了一座教堂，教会也害怕遭雷击，去请教大发明家爱迪生要不要装避雷针，爱迪生不无讽刺地说：「雷电也有疏忽大意的时候，你们说要不要装？」结果该教堂还是装上了由富兰克林发明的避雷针。
证明天电和地电是一样的