1850年基尔霍夫离开柏林前往布雷斯劳大学当一名extraordinary professor,在布雷斯劳时,他认识了于1851-52年来布雷斯劳度过学术年(academic year)的本生,他们之后成为牢固和永久的朋友.1854年,本生在海德堡工作,他鼓励并支持基尔霍夫过来.基尔霍夫答应了担任物理教授的工作并且在海德堡与本生开始了一段成果丰富的合作.本生设计了一种zinc-carbon电池验证法拉第关于化学与电的发现.1833年.法拉第经过一系列的实验,发现当把电流作用在氯化钠的水溶液时,能够获得氯气.
1849年,foucault检查碳弧灯的光谱时,注意到了一条与太阳光谱夫琅禾费线的D线相似的线.他想要比较一下这两种光谱,所以决定让两种光谱重叠在一起看看.他使太阳光线通过碳弧灯,然后使两种重合的光线透过一块三棱镜,发现两条线确实在同一位置,这样做使得太阳光谱中的D线增强了strengthened.移开太阳光后,碳弧灯光谱中又显示出一条明亮的D线.基尔霍夫并不知道foucault的实验.
据说基尔霍夫有能力使他的学生睡大觉而不是使他们有兴趣.但是他的学生包括赫兹和普朗克.
基尔霍夫已经通过发展欧姆定律和指出电信号在导体中以光速传播而奠定了自己的名声,且已经开始尝试揭开太阳光谱之谜.
本生埋头在他的实验室里进行着一项有趣的实验,他把含有钠、钾、锂、锶,钡等不同元素的物质放在火焰上燃烧,火焰立即产生了各种不同的颜色.本生心里十分高兴高兴,他想,也许从此以后他可以根据火焰的颜色来判别不同的元素了.可是,当他把几种元素按不同比例混合再放在火焰上烧时,含较多元素的颜色十分醒目,含较少元素的颜色却不见了.看来光凭颜色还无法作为判别的依据.
本生与基尔霍夫经常在一起散步,讨论科学问题.有一天,本生把他在火焰实验中所遇到的困难讲给基尔霍夫听.这位物理学家对夫琅禾费关于太阳光谱的实验了解得很清楚,甚至在他的实验室里还保存有夫琅禾费亲手磨制的石英三棱镜.基尔霍夫听了本生的问题,想起了夫琅禾费的实验,于是他向本生提出了一个很好的建议,不要观察燃烧物的火焰颜色,而应该观察它的光谱.他们俩越谈越兴奋,最后决定合作来进行一项实验.
基尔霍夫在他的实验室中用狭缝、小望远镜和那个由夫琅禾费磨成的石英三棱镜装配成一台分光镜,并把它带到了本生的实验室.本生把含有钠、钾、锂、锶,钡等不同元素的物质放在本生灯上燃烧,基尔霍夫则用分光镜对准火焰观测其光谱.他们发现,不同物质燃烧时,产生各不相同的明线光谱,比如钠产生两条明亮的黄色谱线.这些谱线称为发射线,因为他们看起来像是元素发出的光线.接着,他们又把几种物质的混合物放在火焰上燃烧,他们发现,这些不同物质的光谱线依然在光谱中同时呈现,彼此并不互相影响.于是,根据不同元素的光谱特征,仍能判别出混合物中有那些物质,这种情况就象许多人合影在同一张照片上,每个人是谁依然可以分得一清二楚一样.就这样,基尔霍夫和本生找到了一种根据光谱来判别化学元素的方法——光谱分析法.
当他们用同样的方法分析太阳光谱时,在不同颜色区看到一些黑线,这些线被称为吸收线,因为颜色好像从这些狭小的线(bands)上去除了一样.他们对太阳光谱中黄色区域中的两条D线感兴趣.它们与钠盐在本生灯上燃烧后发出的光线的光谱中的两条明亮的黄色线一致.基尔霍夫注意到,当阳光通过钠的火焰时,重叠的光谱中,夫琅禾费线会更黑became darker.经过一夜的思考后,基尔霍夫认为,黑线是被原子吸收了的.太阳内部发出的光线被太阳大气中的钠吸收了.
除了在实验室中使太阳光通过稍低温度的本生灯火焰上燃烧的不同元素(纳,铜)而使太阳的吸收谱线更黑,来证明太阳谱线是被相应物质吸收的,以及同一种物质在实验室中发出亮线光谱经过低温的相同物质的气体时亮线被吸收,也可以证明太阳的吸收光谱是被低温大气吸收的.
太阳的吸收谱线是被太阳大气吸收还是被地球大气吸收的呢?通过在一天的不同时段,不同的天气条件,不同的年份和季节观察太阳的吸收光谱都没有变化可知,太阳的吸收光谱不是被地球大气吸收的,因为在这些不同时段和天气条件下,地球大地会有不同的变化,而这并没有影响太阳吸收光谱.
1859年夏天的一个下午,基尔霍夫观看白炽灯(incandescent light)与食盐在本生灯上燃烧的火焰的相互作用.Foucault曾经使用的是太阳光,这里基尔霍夫使用的是不同的光源.观察结果令人困惑不已.大家知道incandescent light的光谱是连续的,但是当通过钠的火焰后再通过分光镜观察,在D线位置出现了一条黑色线.
1865年,麦克斯韦预言光是一种电磁波.
1854年,宾夕法尼亚弗里波特的科学家David Alter在他发表的著作On Certain Physical Properties of Light Produced by the Combustion of Different Metals in an Electric Spark Refracted by a Prism中包含了12种物质的特殊辐射特性. Alter自从从1845年的匹兹堡火灾碎片中发现一块融化了的棱镜玻璃后开始研究物质的特性,1855年底,Alter发表了另一篇文章,将他的原创理论扩展到包括6种气体,其中就有第一次发现的,其后称为巴莫尔谱线的氢原子谱线,Alter还将光谱分析应用到天文学,他的特殊发现在1854到1860年间在法国,德国,瑞士的各种科学出版物中有提到.
后面的内容需要电学知识,先插入电学部分的内容.
在对电的具体认知很多年前,人们就已经知道发电鱼(electric fish)会发出电击.根据公元前2750年撰写的古埃及书籍,这些鱼被称为“尼罗河的雷使者”,是所有其它鱼的保护者.大约2500年后,希腊人、罗马人,阿拉伯自然学者和医学者又出现关于发电鱼的记载.有几位远古的作者,比如老普林尼和古罗马医生Scribonius Largus在书中证实了从鲶鱼和电鳐电击产生的麻木的效果,并且知道这类电击可以通过传导体传输.古罗马医生 Scribonius Largus 也在他的大作《Compositiones Medicae》中,建议患有像痛风或头疼一类病痛的病人,去触摸电鳐,也许强力的电击会治愈他们的疾病.
阿拉伯人极有可能是最早认识闪电的特性和电的其他来源的人,早于15世纪以前,阿拉伯人就创建了“闪电”的阿拉伯字 “raad”,并将这字用来称呼电鳐.
在地中海区域的古老文化里,很早就有文字记载,将琥珀棒与猫毛摩擦后,会吸引羽毛一类的物质.公元前600年左右,古希腊的哲学家泰勒斯(Thales, 640-546B.C.)做了一系列关于静电的观察.从这些观察中,他认为摩擦使琥珀变得磁性化.这与矿石像磁铁矿的性质迥然不同;磁铁矿天然地具有磁性.泰勒斯的见解并不正确.但后来,科学会证实磁与电之间的密切关系.
公元551年,意大利数学家卡当Jerome Cardan判定琥珀可以吸引轻小物体,而磁石只能吸铁,这是历史上第一次磁与电的联系.
英国医生、物理学家吉尔伯特在1600年出版的著作《论磁》中也叙述了他对电现象的研究内容.他发现,玻璃、硫磺甚至钻石摩擦过后,也像琥珀一样可以吸引轻小物体.他首先指出,这是与磁现象有本质区别的另一类现象.因为磁石无需摩擦即可吸引铁,且只能吸引铁,并能指向南北,而玻璃、硫磺、钻石,琥珀摩擦过后可以吸引很多不同的轻小物体,但是不能指向南北,因此吉尔伯特将这种与磁石的吸引特性相区别的特性命名为电,他新造了一个拉丁字elecricus(拉丁意思是琥珀)来表示经过摩擦后可以吸引轻小物体的特性(性质).英语中根据elecricus产生了新的词汇electric和electricity,这两个新的英语词汇是另一个英国物理学家托马斯•布朗在几年后基于吉尔伯特的研究继续研究电后,写的书里用来描述自己的研究所用的词汇.
吉尔伯特对电的研究内容包括:
玻璃、硫磺甚至钻石摩擦过后,也像琥珀一样可以吸引轻小物体;
磁石无需摩擦即可吸引铁,且只能吸引铁,并能指向南北;
玻璃、硫磺、钻石,琥珀摩擦过后不能指向南北;
给出了磁的吸引特性与电的吸引特性的区别;
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.
1646年,Walter Charlton创造了单词electricity来解释玻璃、硫磺、钻石,琥珀摩擦后的吸引性.
盖利克(Ottovon Guericke,1602~1686)德国物理学家.1672年左右,他制作了第一台静电起电机,这是一个装在轴上直径十多厘米可以旋转的硫磺球,在球旋转时,用手压住球,就可以使球起电,比传统的摩擦方法有效得多.他用这台机器进行了电学研究,发现了电排斥、感应起电及电致发光现象(在黑暗中,带电硫磺球发光);用一小片毛织品接触旋转硫磺球时会产生巨大的火花.他还发现电荷行进到亚麻线的末端,因而成为发现电排斥及电传导现象的前驱.
格雷大约出生于1670年左右,原来是一个染匠.但是,他特别喜欢科学研究,几乎把业余时间都用来进行科学实验了.经过多年努力,格雷终于成为英国的一位大物理学家,并且把人类对电的探索引上了进行实验研究的正确道路.早在1720年前,格雷就开始研究电现象.当时,人们只知道琥珀、水晶、硫磺、树脂等刚性物体摩擦后可以吸引轻小物体,也就是说,它们能够带电.格雷通过一系列实验又发现了头发、羽毛、丝绸等柔软物体摩擦后也可以带电.他把这些发现写成了一篇论文:《关于一些新电学实验的说明》.论文一发表,就引起了同行的极大关注,为了表彰这一重大发现,伦敦皇家学会还将第一枚科普利奖章授予格雷.格雷的晚年是在养老院里度过的.在养老院期间,他仍然坚持研究电学问题.1729年的一天,格雷得到一支两端带软木塞的玻璃管,他就拿这支管子做起了电学实验.他首先摩擦玻璃管使其带电,然后用玻璃管吸引羽毛,观察它们的相互作用.这时候,有着敏锐观察力的格雷发现了一个新的现象,软木塞和玻璃管一样,也能够吸引羽毛.可是,软木塞并没有受到摩擦,怎么会带电呢?格雷想,是不是通过玻璃管而传导带电的?想到这里,他就进一步用木杆、金属丝、绳索、细线等其它物体进行实验,结果发现了自然界存在着两类不同性质的物体,一类物体可以传导电力,另一类物体则不能传导电力.1733年,格雷正式发表了他的这项研究成果.
格雷为了研究电究竟能传多远,用木棍、麻线、钓鱼竿等做过多次试验,最长的达650英尺(约200m).实验中为了能把用来传电的麻绳吊起来,他曾用丝线和铜丝悬挂麻绳,结果发现用铜丝时,电就不能沿麻绳传导了.他猜想,可能是电通过铜丝和铁钉跑掉了.进一步的研究发现,电通过金属比通过丝绸更容易传导,因此,把电容易通过的物体叫导电体(如金属),而把电难以通过的物体叫非导电体(如丝线).格雷还做过一个有趣的实验:把一个小孩用几根粗丝绳水平吊起来,用摩擦过的带电玻璃管接触小孩的胳臂,孩子的手和身体便能吸引羽毛和铜屑.这表明,人也是导体.
一天晚上,在他的养老院房间,格雷注意到,摩擦过后他的玻璃管两端的软木塞(需要保持潮湿和无尘)对小纸片和谷壳产生了吸引力.当他用杉木枝条插入软木塞中间时,这种吸引力出现在了枝条末端.于是他尽可能延长枝条,最终用螺纹线连接到一个象牙做的球上,他注意到电的特性(吸引力)可以传递一段距离,象牙球可以吸引轻的物体,就像它是玻璃管一样.
接下来的几天里他不断地延长他的螺纹线(他只有一小段线并且不知道金属作为导体的重要性),并拜访了有钱的朋友Granville Wheler,用带子系紧细线上下穿过他们庄园的大房间,然后从塔顶拉到院子,距离有800英尺.
在这个过程中,格雷和Wheler发现了用丝线(导电性比他们用的大麻包线导体弱) 使他们的线与地分来绝缘的重要性,他们发现系导线的线会漏电,并且电会在弯曲的导线里传递且不受重力的影响(原以为电荷水流一样从高处流向低处).
从这些试验明白了导体和绝缘体的区别. 格雷的电学研究成果引起了法国科学家迪费的注意,使他对电学研究产生了极大兴趣.迪费1698年9月14日出生于法国巴黎,曾在法兰西陆军中服役,退伍后成为法兰西学院的一名化学家.1732年,又当上皇家植物园的监督.此时他的闲暇时间较多,于是就利用这些时间做他爱好的物理实验.迪费1732年拜访了格雷和Wheler,看了他们的实验,回到法国后形成了他关于电的“2种流体”的理论,这个理论被他的同事Abbé Nollet采纳,但是部分遭到富兰克林在费城的团队(Beavis和 Watson)的反对,他们已经提出单流体/2元状态的理论(也就是之后由沃森给出的正负电荷的名称)
格雷还做了大量电学实验,包括悬挂物体的电性(他发明了著名的“飞翔的男孩”的演示—一个男孩用丝线悬起来,使其带电,其手能吸引谷壳,纸等).他很明显认识到他的电和闪电是一样的(比富兰克林的风筝理论早很多年)
牛顿死后,Sloane继承皇家学会会长一职,格雷获得了因牛顿的内讧而迟来的认可.
1745年,普鲁士的克莱斯特利用导线将摩擦所起的电引向装有铁钉的玻璃瓶(依然把电看做流体).当他用手触及铁钉时,受到猛烈的一击.
德国科学家克拉斯特主教(Ewald Georg von Kleist,1700年-1748年)和荷兰的慕欣勃罗克Pieter van Musschenbroek基于电是一种流体的理论(吉尔伯特也持有这种观点,以及电可以传导的特性也容易产生流体的理论),希望用装有水的广口瓶捕获这些流体.1744年,Kleist用线(当然是导线)连接广口瓶和箔片,并用摩擦起电机给箔片带电.
Discovery of the Leyden jar in Musschenbroek's lab
The static electricity produced by the rotating glass sphere electrostatic generator was conducted by the chain through the suspended bar to the water in the glass held by assistant Andreas Cuneus. A large charge accumulated in the water and an opposite charge in Cuneus' hand on the glass. When he touched the wire dipping in the water, he received a powerful shock.
英国学者吉尔伯特是电磁学研究的先驱者之一,在1600年出版《论磁体》一书中,吉尔伯特就把物体区分为“电物质”和“非电物质”.和吉尔伯特一样,格雷也认为“电物质”能够带电”,“非电物质”不能带电.像软木、金属、人体等都属于“非电物质”.可迪费不同意这一看法.为了证明人体也能够带电,迪费勇敢地用自己的身体进行实验.1733年的一天,他请来了几位助手,让他们把自己绑起来吊到天花板上.然后,让助手给他的身体带电.在实验中,他突然感到了震动和打击,并听见霹雳啪啦的声响,还看到火花,他意识到,这是他和助手都被电击了.遭受电击虽然很痛苦,但是却用铁的事实证明了人体是可以带电的.通过一系列用其他物体做的实验之后,他终于否定了“非电物质”不能带电的错误说法,证明了所有的物体都可以带电.
迪费在实验中改进了吉尔伯特的验电器,将原来验电器的金属细棒用金箔代替,并用这种仪器检验电荷.他在实验中发现,金箔和带电玻璃棒接触之后,如果让带电玻璃棒再次接近金箔,它们之间就相互排斥;此时,他又把一块经过摩擦后带电的硬树脂放到刚才的金箔附近,竟然发现金箔受到了树脂吸引.这是他原来根本没有想到的事情,他以为带电体之间都是相互排斥的.现在,金箔的电受到玻璃上电的排斥,又受到树脂上电的吸引.这一发现使他认识到玻璃上的电和树脂上的电是不同的.经过进一步研究和实验之后,迪费终于得出了结论:有两类性质不同的电,一类是玻璃和水晶等透明固体摩擦后所带的电,他把这种电叫做“玻璃电”;另一类是琥珀、硬树脂和封蜡等树脂质物体摩擦后所带的电,他称为“树脂电”.至此,就发现了“玻璃电”和“树脂电”.通过大量实验,迪费又证明了同类的电互相排斥,而不同类的电则互相吸引.
“玻璃电”和“树脂电”的发现,首次把不同性质的电区分开来,迪费的这一重大贡献,使人类对电的认识达到一个新的阶段.继迪费之后,另一位物理学大师——富兰克林通过研究进一步提出了正电和负电的概念,又使人类对电的认识更加深化.
富兰克林是美国著名的政治家,科学家.1706年6月17日,他出生于美国的波士顿,其父亲是一位肥皂商.由于家庭贫寒,富兰克林12岁就在印刷厂当学徒工.在印刷厂,他白天工作,晚上如饥似渴地阅读着装订好的每一本新书和报刊.经过五年的岁月,富兰克林依靠勤奋和努力,已学习了许多文学、哲学名著和自然科学读物,从中汲取了丰富的知识营养.有了知识以后,他又到费城创办报纸.通过办报纸,使他成为政界名流.18世纪后半期,他致力于美国的独立斗争,是赢得独立战争胜利的领袖,从而也使他成为美国家喻户晓的民族英雄、立国之父.
莱顿瓶的发明使物理学第一次有办法得到很多电荷,并对其性质进行研究.1746年,英国伦敦一名叫柯林森的物理学家,通过邮寄向美国费城的本杰明.富兰克林赠送了一只莱顿瓶,并在信中向他介绍了使用方法,这直导致了1752年富兰克林著名的费城实验.
富兰克林的名字闻名于世,不仅在于他是一位政治家,更因为他是一位科学家,他用风筝捕捉雷电的故事就广为流传,脍炙人口.
1752年7月的一天,费城上空乌云密布,暴风雨将要来临.这时候,富兰克林和他的大儿子带着早已准备好的风筝,匆匆忙忙地奔向费城郊外的一间草棚,紧张地准备着他们将要进行的实验.一会儿,电闪雷鸣,大雨倾盆而下,狂风卷着一团团乌云在天空翻滚.此时,富兰克林冲出草棚,手拉着系风筝的麻绳,将一个大风筝快速地放到高空云层里去.突然,一道闪电掠过,就在这时,富兰克林感到手有些刺痛和麻木,这是他遭到了电击.但是,他并没有想到遭电击的痛苦,却高兴地喊了起来:“天电被引下来了.”接着父子俩又把天电引入莱顿瓶做各种电学实验.通过一系列实验证明了闪电就是电.
富兰克林的实验证明了“天电”与“地电”是同一性质的,破除了人们对雷电的迷信.同时,他的这些实验向人们揭示:表面上不同的电现象都具有同一本质,从而为发现“正电”和“负电”奠定了坚实基础.正电和负电概念的提出与迪费发现了“玻璃电”和“树脂电”的差别之后,创立了电的双流体学说.他在1733年发表了《论电》的重要论文,提出电的二元流体的假设,即存在“玻璃电”和“树脂电”两种电的流体.在电的双流体假设的基础上,迪费总结出物体带电的三种方式:即摩擦带电、传导带电和感应带电.
富兰克林虽然同意电是一种流体的观点,但却不同意电的双流体学说,他提出了电的单流体理论.富兰克林指出:电是一种充斥于物体中的真正元素,他把这种元素称为“电火”,其它物质都吸引“电火”.如果一个物体散失了一些“电火”,这个物体就带“负电”;反之,若一个物体收集了一些“电火”,它就带正电.树脂质物体摩擦后会散失一些“电火”带负电,玻璃和水晶等透明固体摩擦后会收集一些“电火”带正电.所以,他就把“玻璃电”称为正电,“树脂电”称为负电.富兰克林又根据电的单流体理论指出,一个或多个物体可以获得另一个物体散失的“电火”,正电和负电必须等量出现.电荷既不能创生,也不能消失,而是在物体之间发生转移,这就是电荷守恒定律的重要思想.
在富兰克林所处的时代,人们对物质的微观结构一点也不知道,因而也就不可能揭示物体起电的真正原因.现在的科学研究表明,物质由分子组成,分子由原子组成,原子由电子和原子核组成,原子核由质子和中子组成,电子带负电荷,质子带正电荷,一般情况下,物体内电子和质子的数目相等,物体不带电.但是当物体失去了一些电子时,它的质子就多于电子,物体就带正电.当物体得到一些电子时,它的电子就多于质子,这时物体就带负电了.
虽然富兰克林关于电的单流体理论是不正确的,也不存在什么“电火”,但是他的研究仍然具有十分重大的意义,促进了电学研究的发展.自从富兰克林的研究工作之后,正电和负电的概念就成为电学的基本概念,在这些概念和电荷守恒定律的指导下,电学逐渐步入了定量研究的新阶段.
他用风筝将“天电”引了下来,把天电收集到莱顿瓶中,从而弄明白了“天电”和“地电”原来是一回事.他肯定了“起储电作用的是瓶子本身”,“全部电荷是由玻璃本身储存着的.”富兰克林正确地指出了莱顿瓶的原理,后来人们发现,只要两个金属板中间隔一层绝缘体就可以做成电容器,而并不一定要做成像莱顿瓶那样的装置.
第一个把实验室人工产生的电(可称为地电)与闪电(可称为天电)产生联想的人是曾任伦敦皇家学会馆长的豪克斯比,1706年他使玻璃圆筒摩擦带电,研究它的发光,看到这种闪光与闪电很相似. 次年另一英国人华尔使用琥珀摩擦起电获得更多的电,观察到放电不仅产生闪光,且产生类似雷鸣的响声,因此认为雷电很像“地电”的放电. Stephen Gray在1735、1736年进一步从实验总结出结论,说:“天电与地电的电火花在本质是相同的”. 11年后莱比锡大学语言学教授文克勒于1746年发表长达27页的论文,论证了他用莱顿瓶产生的强大的火花放电与雷电的相似,认定雷电就是一种电荷含量更多的火花放电.
11年后莱比锡大学语言学教授文克勒于1746年发表长达27页的论文,论证了他用莱顿瓶产生的强大的火花放电与雷电的相似,认定雷电就是一种电荷含量更多的火花放电.
到达这一步还只是一种科学的猜想,真正证实天电与地电的同一性的人是富兰克林,他把天电引到地上来做实验,才使人们信服无疑,这是雷电科学发展史上关键的一步.他到达这一步之前成功地做了一系列实验研究并做出许多重要发现,为这一步莫定了基础.首先他研究了电荷分布与带电体的形状的关系,从而认识了尖端放电,并改进了莱顿瓶,这使他可以获得大量的电荷,用以产生强烈的火花放电,因而在1751年伦敦出版的《电的实验与观察》上总结指出:“到1749年11月7日为止,可以举出人工放电与闪电在12方面是相似的,但是尚未能判明天电是否也可以被尖端所吸引.”于是决定设计实验来考察,这正是他的高明和所以成为雷电科学和防雷技术上有划时代贡献的科学家的成功之处.
实验分为两方面.
第一方面是“岗亭实验”,所谓岗亭就是设计的一个可以容纳一个人的小房子,有遮雨的顶盖,在顶盖上方竖起一根铁棒,上端磨尖,铁棒固定在绝缘底座上,小房子置于高塔或教堂顶上,人可以在小房内观察、作实验.
他的信发表后引起欧洲电学研究者的兴趣,法国皇帝路易斯对这一实验很重视,愿亲自看看,于是促使好多位学者积极进行岗亭实验,第一个成功的实验是1752年5月M.Dalibard 在巴黎郊区七、八英里外名叫Marly的乡村中一座花园里做的,下图是他当年设计的实验装置的图纸,竖立的铁棒高40英尺.5月10日,值班人员看到雷雨云过顶上对,铁棒下端发出电火花,它与地电产生的电火花完全一样.
第二方面则是著名的风筝实验.
1752年6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,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顾瓶中.
他设计制作的风筝是用绢制的,骨架上装有金属尖端,用麻绳作风筝线,绳下端挂了一个金属圈,圈上吊了一个铜钥匙,用以把收集到的电荷引到莱顿瓶,金属圈上系一干燥的丝绳,人手捡丝绳站在遮雨的小屋里,以保证丝绳是不导电的.为了谨慎不致闹笑话,实验时只有21岁的儿子在场作助手.因此这一实验当时不为人知,也未留下日期和实验记录.1752年10月19日他给好友的信中才透露了实验的情况:把风筝放上去后等了很长时间看不出效果.后来头顶上方到来一朵有希望带着电的乌云,可是仍看不到预想的带电现象.就在这一时刻,细心的富兰克林注意到麻绳上几丝松散出来的纤维竖起来互柜排斥,他立刻把指关节靠近铜钥匙、就看到电火花从钥匙跳向指关节.于是他用莱顿瓶放进铜钥匙来收集“天电”,用这些“天电”做各种实验,证明它与“地电”完全相同.