LIS情境科學教材

西元 1632 年，馬德堡市長奧圖·馮·蓋里克為了證明吉爾伯特說的，電就是我們吸在地球上的原因，製作了第一台專門用來產生靜電的機器——起電機，但他做這台機器的原因，並不是為了研究靜電，而是想證明日心說是正確的。

作者：曹盛威

有靜電的硫磺球吸住羽毛一段時間後，羽毛居然彈開了 17 世紀初期，許多科學家嘗試說服大眾日心說是正確的，但是他們都碰到一個問題，那就是地球在移動的話，為什麼站在地球上的人不會被甩開。而在這時，研究電與磁的先驅吉爾伯特說：「地球是一個大磁鐵，這個大磁鐵會把人吸在地球上，所以地球在動的時候，人才不回被甩開。」

不過吉爾伯特很快就發現自己的問題，畢竟磁力是不會吸人的。因此吉爾伯特又說：「地球上的人之所以不會被甩開，是因為地球上有強大的靜電力，能把人牢牢吸在上面。」

馬德堡市長是一位對於新的科學理論都非常有興趣的人，他不只喜歡新理論，也會動手做實驗來驗證理論，像是經典的馬德堡半球實驗，就是他聽完托里切利的大氣壓力理論後做的驗證實驗。

生在與吉爾伯特同一個時代的馬德堡市長，在聽到吉爾伯特的新理論，自然也想要親自做實驗來驗證吉爾伯特的說法。

馬德堡市長製作了起電機，讓硫磺球上覆滿靜電去吸羽毛，起初羽毛被牢牢吸附在硫磺球上，怎麼擺動也甩不下來，但過了一會，卻發現羽毛竟然彈開了！

馬德堡市長的發現，不只讓吉爾伯特的說法不攻自破，也讓後來的科學家開始好奇，為什麼被靜電吸引的羽毛會突然彈開。

格雷發現理應沒有靜電的軟木塞也產生靜電現象 英國科學家格雷因為馬德堡市長發現的現象，開始研究靜電，在一次研究中，他原本預計要用摩擦後的玻璃試管來吸引羽毛，但他擔心會有灰塵跑到玻璃試管裡面造成實驗誤差，因此他幫摩擦完玻璃試管塞了一個軟木塞，再把玻璃試管拿去吸羽毛。

結果，不只玻璃管會吸羽毛，甚至連軟木塞都把羽毛吸了起來，這讓格雷十分驚訝，因為他並沒有摩擦軟木塞，軟木塞照理來說是沒有靜電的，不會吸引羽毛。

摩擦起電與接觸起電 在電學發展初期，科學家們認為靜電是固定在物體之中，平常沒什麼用，但是透過摩擦就能激發靜電產生吸引力，而他們把摩擦激發靜電的方法，稱為「摩擦起電」，「起電」的意思就是「激發靜電」。

也因為這個想法，讓看到軟木塞吸起羽毛時的格雷瞬間當機。

格雷回復思緒後，發現所有實驗器材，只有玻璃試管有靜電。格雷猜測，軟木塞上的靜電，會不會是因為接觸了帶電的玻璃試管造成的？為了證明自己的想法，他在軟木塞上又插上了一根細木棒，木棒的另一頭是一顆象牙球，當他摩擦玻璃試管後，發現象牙球也能夠吸東西，有了靜電。

但是，這不代表靜電能夠傳遞，只能說可以用帶電的物體，激發沒電物體的靜電。此時的格雷還是認為，靜電是固定在物質中，並不會流動，也因此，格雷才會把這種產生靜電的方式，稱為「接觸起電」，而不是「接觸傳電」。

格雷驗證他的接觸起電想法 之後格雷嘗試將帶有象牙球的木棒加長，發現到木棒越長，象牙球的吸引力就越弱，而木棒本身也隨著長度增加，只有在接觸試管的部分有較大的吸引力。這個現象讓格雷開始懷疑激發的正確性，如果接觸後是激發靜電，那應該跟距離沒什麼關係，接觸過後都能激發出同樣多的靜電，產生相同的吸引力。

格雷認為電是會流動的 以前只有摩擦起電能產生靜電，而摩擦起電並不能讓金屬獲得靜電，因此以前的科學家認為，金屬是不能帶靜電的。在格雷發現接觸起電後，做了大量的接觸起電的實驗，他發現把帶電的物體接觸不帶電的金屬，金屬身上也能帶電，證明了所有東西都是能夠有靜電。

之後，格雷嘗試將帶電的金屬觸碰到其他物體，發現其他物體也會帶電，但是金屬身上的電像是消失了一樣，不再能吸東西。這件事情讓格雷再次懷疑激發的正確性，如果是激發，為什麼金屬在接觸之後電就不見了？

透過這個現象，格雷提出一個空前絕後的假設：電是會流動的。他認為金屬上的電不是不見，而是傳給了接觸的物體。

格雷提出導電性的概念 為了證明這件事情，他將象牙球用金屬線連接玻璃試管，並用毛皮摩擦玻璃試管，發現到這次無論金屬線多長，象牙球的吸引力都差不多！而且金屬線幾乎沒有任何吸引力。在比較用木棒連接的情況後，格雷提出了「導電性」。

他認為木棒之所以越長越沒辦法把電傳過去，是因為他的導電性不好，因此在加長木棒長度後，象牙球上就沒沒辦法獲得靜電，而木棒上的靜電也只停留在接觸是管的部分。

而金屬可以無視長度把電傳到象牙球上，是因為他導電性良好，因此無論怎麼增加長度，象牙球上都可以獲得靜電，而金屬線也因為都把靜電傳給了象牙球，自己也就沒辦法帶電了。

參考資料 Thank Stephen Gray for wire and insulators Stephen Gray (scientist) - Wikipedia The Story of Electricity – Impulse History of electricity. The discovery of conductors and insulators by Gray, Dufay and Franklin. - Le blog d'histoire des sciences