带电的柠檬

带电的柠檬

柠檬除可以食用外，还能用来做什么呢？你只要有一点基本的知识和一些电线，就可以用它来发电！

材料：

新鲜的柠檬；短裸铜线（测试铜线的办法：它不被磁场吸引了干净的钢制回形针）。任选一一电流计（测试电流）；马铃薯；洋葱；苹果；桔子；果汁。

步骤：

1．把一个回形针（曲别针）弄直，然后把一端穿过果皮，插到柠檬的果肉里。

2．把一段与回形针长度大体相等的铜线穿过果皮，插到柠檬果肉里，使其与回形针相距大约2厘米。

3．把电线在柠檬外面的一端弯向回形针的另一端，让这两端同时触到你的舌头上。重复几次，你感觉到轻微的刺痛吗？

4．变化：把电线和纸类连在电流计上。

5．扩展活动：试着用马铃薯、洋葱、苹果和桔子做上述活动。然后比较一下电流计上的读数，再把回形针电线放在果汁里，试一试。

话题：电　原子　化学反应

基本上所有的物质都是带电的，所有物质的原子是由带电荷的叫做“电子”的微粒和带正电荷的原子构成的。电子的流动提供了我们用来点灯和为计算机用的电，因为所有的物质都含有电子，所以没有必要（或不可能）去“制造”电。你所要做的就是推动电子前进。当你把两股电线插进柠檬里时，柠檬汁促使电子在两根电线之间流动。湿润的舌头为流动的电子提供了通路，电流从你的舌头上通过，你感觉到刺痛就是电流的作用。

名人堂

本杰明·富兰克林（Benjam in Franklin）

本杰明·富兰克林，18世纪美国最伟大的科学家和发明家，著名的政治家、外交家、哲学家、文学家和航海家以及美国独立战争的伟大领袖。他一生最真实的写照是他自己所说过的一句话“诚实和勤勉，应该成为你永久的伴侣。”

1706年1月17日，本杰明·富兰克林出生在北美洲的波士顿。他的父亲原是英国漆匠，当时以制造蜡烛和肥皂为业，生有十七个孩子，富兰克林是第十五个孩子，第十个而且还是最后一个儿子。富兰克林八岁入学读书，虽然学习成绩优异，但由于他家中孩子太多，父亲的收入无法负担他读书的费用。所以，他到十岁时就离开了学校，回家帮父亲做蜡烛。富兰克林一生只在学校读了这两年书。十二岁时，他到哥哥詹姆士经营的小印刷所当学徒，自此他当了近10年的印刷工人，但他的学习从未间断过，他从伙食费中省下钱来买书。同时，利用工作之便，他结识了几家书店的学徒，将书店的书在晚间偷偷地借来，通宵达旦地阅读，第二天清晨便归还。他阅读的范围很广，从自然科学、技术方面的通俗读物到著名科学家的论文以及名作家的作品都是他阅读的范围。

詹姆斯开始出版《新英格兰周报》，这引发了富兰克林对新闻的浓厚兴趣。他经常在晚上把自己用化名写成的短文塞进印刷所的门缝里，当听到专业人士对那些文章的赞赏后，他总是独自窃喜。他曾写过一篇主祷文，自以为无论从文体，还是从神学理论角度来看，都超过了《圣经》中的主祷文；他重写了公祷文，并且出版了几册；他还编撰了一则有关受宗教迫害的寓言，并告诉朋友们那是《圣经》中他们从来没有读到过的一个章节。富兰克林在16岁时通过模仿英国文学期刊《旁观者》上的短文，形成了自己的散文风格，并用一个颇具讽刺意味的笔名“寂寞的行善者”发表了14篇文章。读者们一直以为作者是位具有道德感的孤家寡人，55年后富兰克林在自传中首次披露了这段写作经历。

1723年10月，作为学徒的富兰克林由于不满哥哥的严格管理，逃离了波士顿。在纽约短暂停留后，17岁的富兰克林来到了费城。不久，他当上了印刷工助理，然后给父母写了封信，说明自己的情况和离家出走的原因。结果这封信出人意料地被宾夕法尼亚总督基思爵士看到了。基思对这封信的文体非常赞赏，并亲自写信给在塞缪尔·凯姆尔印刷所打工的富兰克林，建议他开创自己的印刷业。然而，基思爵士是个很难守信的人。当富兰克林专程前往伦敦购置印刷字模、联系业务时，才发现总督并没有向他提供曾经许诺过的信用状和介绍信。此时进退两难的富兰克林不得不选择留在英国，在接下来的两年里他始终保持清醒的头脑，在生活上极其节俭，在工作中勤勉上进，同时还兼职游泳教练以增加收入。

20岁时，富兰克林返回费城。在船上，他写下了自己的人生计划，决定以“节俭、诚实、勤奋和得体”作为人生的信条。1730年，富兰克林和另一名学徒一起开始创办自己的印刷所，出版费城第一份报纸《宾夕法尼亚报》，大获成功。随后印刷所的业务源源不断。在他们的出版物中包括美国第一本医学专著和第一部小说。同时他们还负责印刷当地的纸币。在克服了重重困难之后，富兰克林终于成了真正的企业家。

富兰克林与费城同步发展着。当费城发展成为美国最重要的城市时，富兰克林在文学和出版业方面也获得了巨大成功。他发表了《穷理查年鉴》（又译《格言历书》Poor Richard's Almanac，1732-1758），与18世纪的其他历书一样，这本书中包含了日历表、阴历图、节假日、集市日，还有家用食谱、天气预测、生活格言等等，与众不同的是富兰克林在书中的精彩补白部分。多年来，富兰克林一直在年鉴的每一页空白处记录下自己创作的成语、插图和寓言，这些浅显、朴实的人生智慧使他战胜了所有的竞争对手，《穷理查年鉴》成为13个殖民地区的畅销书。对许多读者来说，除了《圣经》他们只看富兰克林的年鉴，因为“穷理查”教导人们勤奋工作、诚实守信，同时对事物持有健康的怀疑态度。

富兰克林创建了“皮围裙俱乐部”。年轻人经常在这里交流各自的读书乐趣、畅谈理想和个人发展。此外，俱乐部成员也为城市发展出谋划策。富兰克林要求组建消防队，并且建议设立付酬的城市看守员，日后这一建议带来了费城的第一批警察。通过努力，他还为费城建造了第一所医院以及后来发展为宾夕法尼亚大学的费城学院。

富兰克林是精明能干的商人，同时又是极度慷慨的科学家。他在发明高效取暖炉后，拒绝申请专利，并且声称发明应该为公众利益服务。富兰克林的乐善好施出于他的集体天性和宗教信仰，善待人类是他认为最神圣的事情。他有许多发明，如静电发生器、漂亮的古玻璃琴等等，其中最重大的发明是避雷针，这是他广泛实验后的成果。富兰克林精心设计了避雷针的大小、地面设备的类型以及如何将其与建筑物连接，直到今天避雷针仍基本保持了他当年的设计。

1736年，富兰克林当选为宾夕法尼亚州议会秘书。1737年，任费城副邮务长。虽然工作越来越繁重，可是富兰克林每天仍然坚持学习。为了进一步打开知识宝库的大门，他孜孜不倦地学习外国语，先后掌握了法文、意大利文、西班牙文及拉丁文。他广泛地接受了世界科学文化的先进成果。为自己的科学研究奠定了坚实的基础。

18世纪40年代，富兰克林在电学理论上取得了突破。当时的人们知道莱顿瓶，知道怎样将电储存在那里面，知道会产生电击，但却不知道电到底是什么，电击又是如何发生的。富兰克林试图通过实验确立电力的工作原理，寻找存储电力和应用电力的方法。他最早提出了电流的理论，认为电会沿着导体从正极流动到负极。他创造的许多专业词汇直到今天我们还在使用，如正电、负电、电池等等。

而富兰克林最大的成就在于，他相信闪电现象实际上是另一种源自莱顿瓶的电火花，只是在形式上更猛烈而已。为了证明这个理论，他用风筝和钥匙进行实验。富兰克林具有一种将基本原理转化成简单实验的天赋。他先是制作了两张表格，列出了电和闪电的各自特征，然后进行比较，发现二者很相像，于是就开始实验。富兰克林认为，要证明闪电理论的唯一方法是在教堂尖顶上竖一根导体，可惜教堂的最高点仍然不够高。1752年夏季，在天空乌云密布时，富兰克林和儿子威廉做了只风筝放到空中。很快富兰克林就注意到牵引风筝的线绳开始分裂，这说明有电荷产生。于是他在牵引线上挂了把钥匙，摩擦指关节后与钥匙接触，结果火花出现了，这证明闪电实际上就是大量的静电。富兰克林的理论后来被法国人证实，奠定了他的科学家地位。从此，人类历史上诞生了一句名言，描绘他的这一成就，“他从天空抓到了雷电，从专制统治者手中夺回了权力”。

富兰克林作为政治家和外交家的声望，对他取得科学上的成就非常有益。然而，美国、英国和法国的不少神职人员也开始谴责富兰克林。他们坚持认为闪电是上帝惩罚罪人的方式，人类根本不能干预。理性的富兰克林对此嗤之以鼻。事实上，他的电学理论和避雷针的实际功能已经得到了越来越多的认同。富兰克林成为在欧洲最出名的美国人，人们都知道他是一个征服了闪电的人。

富兰克林在哲学上拥护自然神论，承认自然界的存在及其客观性。他也是最先有意识地用劳动时间来确定生产价值的人。富兰克林预言美国人口是按几何级数增加的，平均每25年增长1倍。这预言已为美国政府在上一世纪的人口普查所证实。富兰克林电学著作和论文有：《电的实验与观测》、《对于导电物质的性质与效应的见解和推测》、《在美国费城所进行的关于电的实验与观测》、《论闪电与静电的同一性》等。

1746年，一位英国学者在波士顿利用玻璃管和莱顿瓶表演了电学实验。富兰克林怀着极大的兴趣观看了他的表演，并被电学这一刚刚兴起的科学强烈地吸引住了。随后富兰克林开始了电学的研究。富兰克林在家里做了大量实验，研究了两种电荷的性能，说明了电的来源和在物质中存在的现象。在18世纪以前，人们还不能正确地认识雷电到底是什么。学术界比较流行的是认为雷电是“气体爆炸”的观点。在一次试验中，富兰克林的妻子丽德不小心碰到了莱顿瓶，一团电火闪过，丽德被击中倒地，面色惨白，足足在家躺了一个星期才恢复健康。这虽然是试验中的一起意外事件，但思维敏捷的富兰克林却由此而想到了空中的雷电。他经过反复思考，断定雷电也是一种放电现象，它和在实验室产生的电在本质上是一样的。于是，他写了一篇名叫《论天空闪电和我们的电气相同》的论文，并送给了英国皇家学会。但富兰克林的伟大设想竟遭到了许多人的冷嘲热讽，有人甚至耻笑他是“想把上帝和雷电分家的狂人”。富兰克林决心用事实来证明一切。

1752年7月的一天，阴云密布，电闪雷鸣，一场暴风雨就要来临了。富兰克林和他的儿子威廉一道，带着上面装有一个金属杆的风筝来到一个空旷地带。富兰克林高举起风筝，他的儿子则拉着风筝线飞跑。由于风大，风筝很快就被放上高空。刹那，雷电交加，大雨倾盆。富兰克林和他的儿子一道拉着风筝线，父子俩焦急的期待着，此时，刚好一道闪电从风筝上掠过，富兰克林用手靠近风筝上的铁丝（另一个说法是铜钥匙），立即掠过一种恐怖的麻木感。他抑制不住内心的激动，大声呼喊：“威廉，我被电击了！”随后，他又将风筝线上的电引入莱顿瓶中。回到家里以后，富兰克林用雷电进行了各种电学实验，证明了天上的雷电与人工摩擦产生的电具有完全相同的性质。富兰克林关于天上和人间的电是同一种东西的假说，在他自己的这次实验中得到了光辉的证实。风筝实验的成功使富兰克林在全世界科学界的名声大振。英国皇家学会给他送来了金质奖章，聘请他担任皇家学会的会员。他的科学著作也被译成了多种语言。他的电学研究取得了初步的胜利。然而，在荣誉和胜利面前，富兰林没有停止对电学的进一步研究。

关于这个“天电”实验一直存在质疑，富兰克林本人也从未正式承认做过这个实验，“探索频道”的《流言终结者》节目通过人造环境模拟实验得出结论，如果按照传言中的方式用风筝引下雷电，富兰克林肯定会被当场电死，而不可能只是“掠过一阵恐怖的麻木感”。尽管对富兰克林是否做过风筝实验存在争议，但他是在1750年第一个提出用实验来证明天空中的闪电就是电的科学家，即使他做过风筝实验，也肯定不会和传言中的一样。

1753年，俄国著名电学家利赫曼为了验证富兰克林的实验，不幸被雷电击死，这是做电实验的第一个牺牲者。血的代价，使许多人对雷电试验产生了戒心和恐惧。但富兰克林在死亡的威胁面前没有退缩，经过多次试验，他制成了一根实用的避雷针。他把几米长的铁杆，用绝缘材料固定在屋顶，杆上紧拴着一根粗导线，一直通到地里。当雷电袭击房子的时候，它就沿着金属杆通过导线直达大地，房屋建筑完好无损。1754年，避雷针开始应用，但有些人认为这是个不祥的东西，违反天意会带来旱灾。就在夜里偷偷地把避雷针拆了。然而，科学终于将战胜愚昧。一场挟有雷电的狂风过后，大教堂着火了；而装有避雷针的高层房屋却平安无事。事实教育了人们，使人们相信了科学。避雷针相继传到英国、德国、法国，最后普及世界各地。富兰克林对科学的贡献不仅在静电学方面，他的研究范围极其广泛。在数学方面，他创造了8次和16次幻方，这两种幻方性质特殊，变化复杂，至今尚为学者称道；在热学中，他改良了取暖的炉子，可以节省3/4的燃料，被称为“富兰克林炉”；在光学方面，他发明了老年人用的双焦距眼镜，戴上这种眼镜既可以看清近处的东西，也可看清远处的东西。他和剑桥大学的哈特莱共同利用醚的蒸发得到零下25度（摄氏）的低温，创造了蒸发致冷的理论。此外，他对气象、地质、声学及海洋航行等方面都有研究，并取得了不少成就。

正当富兰克林在科学研究上不断取得新成果的时候，美国独立战争的势头愈演愈烈。为了民族的独立和解放，他毅然放下了实验仪器，积极地站在了斗争的最前列。富兰克林一开始企图与英国政府达成某种妥协，但执政者置之不理。当他明白《印花税法案》将影响英美间的关系后，坚定地提出必须废除这一法案。

从1757到1775年他几次作为北美殖民地代表到英国谈判。独立战争爆发后，他参加了第2届大陆会议和《独立宣言》的起草工作。1776年，已经七十高龄的富兰克林又远涉重洋出使法国，赢得了法国和欧洲人民对北美独立战争的支援。1787年，他积极参加了制定美国宪法的工作，并组织了反对奴役黑人的运动。

1766年2月13日，富兰克林来到众议院论述废除《印花税法案》的理由。在长达4小时的时间里，面对着众议员富兰克林答复了174个问题。后来英国哲学家伯克描述了这场戏剧性的答辩，说那就像是一位大师在回答一群学生的提问。富兰克林提醒议会，美国人一直把自己视为英国人，只要他们受到尊重就会一如既往地支持英国。几星期后《印花税法案》被废除，美国人把富兰克林视为英雄。但是英国并没有放弃向殖民地征税的想法，不久新税种又出现了。为了强制征税，英国甚至派遣部队进驻美国，费用自然由殖民地居民承担。局势再度紧张。富兰克林预料形势将会恶化，一场殖民地居民和英国人之间的战火即将点燃。不久波士顿人和英国士兵之间发生了口角，双方先是互掷雪球，结果却导致5人丧生。波士顿人被激怒了，他们将600磅的英国茶叶倒入港口。几年前美国人几乎不会想到“独立”这种字眼，但这时宣告独立似乎成为唯一可行的办法。富兰克林一直希望不要出现这样的局面。马萨诸塞州聘请效忠英国的富兰克林担任驻伦敦代表，但托马斯·哈钦森州长却否决了这项任命。当时富兰克林断言，派遣更多的英军去波士顿，只能证明英国对殖民地的敌意，后来他获知这些部队都是哈钦森州长要求部署的。哈钦森曾多次写信给英国的官员，批评马萨诸塞州的局势，并建议剥夺殖民地区所谓的英国式自由。

几年之后，也就是1772年，这些信件传到了富兰克林手中。他把它们交给马萨诸塞的朋友看，请他们在殖民地官员中秘密传阅，但不要公开。他的这种要求显然过于天真，结果这些信件被公开出来，自然引起了一场轩然大波。愤怒的波士顿人写下请愿书，要求罢免哈钦森，让富兰克林代表他们向英王请愿。富兰克林接受了这项使命。而哈钦森则要求捍卫他的名誉。这件事传到伦敦后也引起了一场混乱，英国人想弄明白究竟是哪个叛徒把这些私人信件交到了殖民地居民的手中。他们排出了几个可疑分子。富兰克林自然不希望暴露自己。但当他的一位朋友也被列为嫌疑人时，富兰克林感到自己有必要站出来承认是他公开了这些信件。

1774年1月11日，在富兰克林68岁生日前6天，他接到一份来自伦敦枢密院的邀请。邀请信措辞友好，富兰克林以为枢密院将考虑接受民众的请愿，请他接替哈钦森州长的职务。但是3个星期后，当富兰克林走进枢密院时才发现他要面对的是有关泄露哈钦森信件的调查。枢密院里坐满了议员和旁听者，高尔勋爵主持听证会。在一个半小时的时间里，富兰克林站在那里接受副检察长韦德伯恩的训斥。热衷辱骂的韦德伯恩是个苏格兰人，他对富兰克林进行了肆意恶毒的人身攻击。听证会结束后，富兰克林镇静地走了出来，一语未发。过去富兰克林的殖民地同胞批评他过于倾向英国，现在英国人却谴责他过于美国化。

1774年1月29日，富兰克林走进枢密院时还是个忠诚的英国人，但是当他离开时却成了纯粹的美国人。

1775年5月5日，富兰克林回到了费城。两个半星期前，这座城市已经准备投入一场战斗中，起因是盖吉将军手下的一支英国部队在莱克星顿和康科特街与武装民兵发生了冲突。当时伦敦已经下令逮捕富兰克林，因此他毫不犹豫地投入到了起义大军的行列。除了成为美洲殖民地第2届会议的代表外，富兰克林还负责一些重要的委员会。1776年夏天，他加入一个5人委员会，负责起草宣告美国独立的文件。托马斯·杰斐逊起草了宣言的初稿。富兰克林觉得杰斐逊在表述“真理”这句话时使用的“神圣和不容否定”不够确切，他建议修改为“我们认为这是不言自明的真理”。

由于急需武器，美国决定向法国寻求帮助，富兰克林被派往法国完成这一重要使命。尽管年事已高，但他还是接受了使命，这就意味着他又要和女儿萨拉以及外孙们分离。富兰克林因为追求美国的独立，也给自己的个人生活带来了影响。他的儿子威廉是一个坚定的英帝国追随者，在美国独立的问题上无法与父亲达成共识。富兰克林还和许多英国朋友断绝了往来。

当时，70岁的富兰克林身体虚弱，痛风和肾结石折磨着他。但就在美国国会通过《独立宣言》的当天，他便启程前往法国，伴随他的是一个新生国家的希望。在法国到处都是密探和双重间谍，富兰克林小心翼翼地筹措资金、安排装卸武器的船只，巧妙地处理被美国武装民船扣押的货运船。一方面他是个骄傲的反对王权和贵族的人，同时他又不排斥有可能帮助美国独立的法国贵族和王室成员。随着与路易十六及玛丽·安东尼特王妃见面的日子越来越近，富兰克林更加小心谨慎。他每跨出去一步都充满艰辛，因为当时他只是一名没有正式任命的外交使节，代表的又是一个尚未被承认的国家。

不过，从富兰克林个人的角度来看，他在法国获得了空前的成功。富有感染力的个性使他在法国如鱼得水，他被邀出席盛大的宴会、贵族的沙龙，人人都赞美他这位知名的电学家，他使整个法国沸腾起来。当约翰·亚当斯抵达法国加入美国代表团时，发现这里的每个人上至内阁部长下至旅馆的女侍都知道这位博士先生。富兰克林的肖像随处可见，挂在壁炉架上，垂在表链下，刻在装饰盘、徽章、戒指上，印在外衣、帽子、鼻烟壶上，更让亚当斯惊异的是，富兰克林似乎拥有吸引所有女性的魅力，因为各种年龄的女人都喜欢簇拥这位仪表堂堂、头发稀疏、备受痛风折磨的70岁老头，希望赢得他的注意。在众多的女性中布里安夫人和厄尔维修斯夫人似乎真正地吸引了他。

在法国期间，富兰克林一方面想方设法让法国承认美国，同时又冒着生命危险巧妙地解决武器的运输，并谋求军事上的同盟。

1778年，法国和美国正式结盟，这时富兰克林与约翰·杰伊和约翰·亚当斯一起被派往英国，运用各种手段力争在不得罪同盟国法国的前提下，和英国进行和平谈判。

1783年11月30日，美国与大英帝国正式签订了《巴黎和约》。据说，当天富兰克林穿的衣服正是10年前他在英国枢密院受尽辱骂时所穿的那件。但这一次恰如他所代表的新生国家，他把过去的耻辱转化成了今日的胜利。

1785年春天，美国政府终于同意了富兰克林要求回国的请求。富兰克林说尽管他爱法国，不过还是希望在自己的祖国度过余生。当年，富兰克林是以说客的身份去法国的，离开时他成了一个主权国家的代表。

在6个星期的返航途中，80岁的富兰克林忍受着肾结石所带来的病痛，测量和记录海水温度，那是一项他坚持了30年的研究——绘制湾流图。回到费城的旧宅后，富兰克林本想完全退出政治生活。但是没过多久，他又被选为宾夕法尼亚的代表，加盟联邦制宪会议。在1787年夏天的制宪会议上，各州代表争论激烈。虽然富兰克林个人的力量微乎其微，但他还是设法使激烈辩论的双方达成了某种妥协。在新宪法拟定的最后一天，他发表了一份声明：“对宪法中的部分条款，我并不完全赞成，但我不能肯定我永远不会赞同，因为许多我过去以为是正确的观点现在发现却是个错误……”所以他要求参加会议的代表们审视一下自以为一贯正确的立场，像他一样在文件上签写自己的名字。宪法通过了。

富兰克林度过的最后一个冬天是在亲人环护中度过的。1790年4月17日，夜里11点，富兰克林溘然逝去。那时，他的孙子本杰明·谭波尔正陪在他的身边。4月21日，费城人民为他举行了葬礼，两万人参加了出殡队伍，为富兰克林的逝世服丧一个月以示哀悼。本杰明·富兰克林就这样走完了他人生路上的84度春秋，静静地躺在教堂院子里的墓穴中，他的墓碑上只刻着：“富兰克林——印刷工人”。法国经济学家杜尔哥却为他写下了这样的赞语：“他从苍天那里取得了雷电，从暴君那里取得了民权。”

由于1928年以后每张百元美钞上都印有本杰明·富兰克林的肖像，再加上美元身为世界主要流通货币的重要性，导致本杰明·富兰克林的长相广为世界各地不少人所熟悉。