一、揭开神秘电子的面纱
学过现代科学的人都知道什么是电子，电子对我们理解电的本质和原子物理的重要性。然而100多年前，一位英国物理学家发现了构成物质最小的粒子，从那时起，人们对微观世界的认识进一步加深了。
到19世纪末，随着物理学各种各样的发现的增多，许多无法解释的问题也随之出现了，比如：物体可以带上静电电荷，但是电荷是以何种方式存在的？沿着导体流动的电流电荷究竟是什么，与静电电荷不同吗？高压穿过真空管板时会产生阴极射线，但是阴极射线的成分是什么？如果物质是由原子构成的，那么原子是由什么组成的？
上述这些棘手的问题由于真空泵的发明而得到了解决。真空泵可以将实验装置里的空气抽空，密封装置的气压可以达到零压状态。德国吹玻璃工及实验室仪器制造商海因里希·盖斯勒首次在实验中使用了真空泵。大约1850年，盖斯勒将金属板密封在只含有痕量惰性气体(氮气或氩气)的真空玻璃管中，他将高压电连接到金属板上，并产生了漂亮的闪光，就像管中的气体在发光一样。盖斯勒电极管成为了一项人们熟知的发明。但是，真正将之应用到严谨的实验中的是两位德国物理学家：1859年的朱利斯·普吕克尔和1869年的普吕克尔的学生约翰·希托夫。通过实验，他们认为所产生的彩色光是由"射线"引起的，射线从盖斯勒管的阴极被激发出，并沿直线传播到阳极。这个推断在1879年被英国物理学家威廉·克鲁克斯证实，并且他提出了"射线"是由某类粒子构成的观点。6年后，法国物理学家让·佩林用磁场和电场将阴极射线偏转，证明了射线是由带负电荷的粒子组成的。
英国物理学家约瑟夫·约翰·汤姆生揭开了电子的神秘面纱。汤姆生于1856年12月18日生于英国曼彻斯特郊区，父亲是苏格兰人，以卖书为业。汤姆生14岁进入曼彻斯特欧文学院学习铁路工程。1880年，汤姆生进入剑桥大学三一学院，毕业后，进入卡文迪许实验室，在约翰·斯特列特和瑞利爵士的指导下进行电磁场理论的实验研究工作。1884年，年仅28岁的汤姆生便当选为皇家学会会员。同年末，汤姆生又继瑞利之后担任卡文迪许实验室教授。
汤姆生通过阴极射线在电场和磁场中的偏转，测得它们的速度(比光速慢得多)。他进一步测定了这种粒子的荷质比(e／m)，与当时已知的电解中生成的氢离子荷质比相比较，得出其约比氢离子荷质比小1000倍的结论。于是汤姆生推测阴极射线是由微小的带负电的粒子构成的。1897年，汤姆生宣布了这些首批亚原子粒子的发现，他称之为"微粒"。两年后，汤姆生发现这些微粒的质量是氢原子质量的1／2000--这个结果早在1874年爱尔兰物理学家乔治·斯托尼就已经预测出来了。1891年，斯托尼将这微小的粒子命名为"电子"。电子成为了科学家们追寻已久的电的基本单位。这样我们就清楚了导体中的电子流动才产生了电流。由于电子是从不带电的真空管的阴极金属板激发产生的，所以电子必然是所有原子最基本的组成部分。
汤姆生继阴极射线的研究之后，开始对阳极射线(由不带电的真空管中的阳极激发产生的)进行实验研究。这项1912年研究成果的重大意义就是借助电荷性质的差异，可以分离带有不同电荷的微粒。1919年，弗朗西斯·阿斯顿应用此原理发明了质谱仪。1919年，汤姆生退休后，由他的前任助手、新西兰裔英国物理学家欧内斯特·卢瑟福接替了他的位置。卢瑟福最后提出了包含原子核的原子结构。1906年，汤姆生获得了诺贝尔物理学奖，他的助手中有7位也获得了诺贝尔物理学奖。
电是如何产生的
电话、电脑、电冰箱、电视……这些电器存在于各处，电已经成为我们生活中密不可分的好朋友，那么，这位好朋友来自哪里你清楚吗？在这一节中，我们就来谈一谈电流是怎么回事，它又是如何产生的。
电流，指在单位时间里通过某一截面的电荷量。电源的电动势形成了电压，继而产生了电场力，处于电场内的电荷在电场力的作用下发生定向移动，于是形成了电流。
我们用一个比较形象的例子来说明电流。电流在导线中就如同水在水管中一样。水管中的水流，使水在水管中沿着一定的方向流动。而电路中的电流，使电荷在电路中沿着一定的方向移动。一般来说，电流的方向即为正电荷的运动方向。而电子是带负电的，它的运动方向与电流方向相反。当然，也不能完全用水流来理解电流，它们之间也是有区别的，例如，在电流中电子不是从导体的这端跑到那端，而是像我们所做的击鼓传花的游戏一样，把能量一个个传递下去进行流动。
要说起电和人类的渊源，一直可以追溯到二千五百多年前。当时，古希腊人就发现琥珀用毛皮摩擦过以后能吸引一些像麦秆、绒毛之类的轻小的东西，他们把这种现象称作"电"。公元1600年前后，英国医生吉尔伯特通过多年的实验发现了"电力"、"电吸引"等诸多现象，并最先使用了"电力"、"电吸引"等专用术语，因此，许多人称他是电学研究之父。在这之后的200年中，又有很多科学家通过试验，不断地积累对电的现象的认识。1734年法国人杜伐发现了异种电荷相互吸引、同种电荷相互排斥的现象。1745年，普鲁士(德国的前身)的一位副主教克莱斯特在实验中发现了放电现象。
简单地说，电流在物体中流动就会产生电。并不是在任何物体中电荷都能够流动，有些物体就不善于导电。在物理学上，把不容易导电的物体叫做绝缘体。绝缘体的种类很多，气体的如空气、二氧化碳、六氟化硫等；液体的如各种天然矿物油、硅油、三氯联苯等；固体的如塑料、橡胶、玻璃、陶瓷等。在通常情况下，气体是良好的绝缘体。
当然，也有一些非常容易导电的物体，这些物体就叫做导体。导体有很多种，很多金属和水都是良好的导体。中电其实就是电流在身体中流动导致的。在生活中，为了避免中电，当手上沾有水的时候，千万不要去触摸电源开关等，因为人的身体也是导体。电击对人体的危害程度，主要取决于通电时间长短和通过人体电流的大小。持续时间越长，致命危险越大；电流越大，死亡的可能性越大。能引起人感觉到的最小电流称为感知电流，直流为5mA，交流为1mA；人触电后能自己摆脱的最大电流称为摆脱电流，直流为50mA，交流为10mA；在较短的时间内危及生命的电流称为致命电流，人体的致命电流为50mA。如果是100mA的电流，即使只通过人体1s，也足以使人致命。在有防止触电保护装置的情况下，人体允许通过的电流一般可按30mA考虑。
还有一种电流非常特殊，因为这种电流的电子在导体里总是晃来晃去，这种电流被称为交流电。交流电最基本的形式是正弦式交流电。交流电随时间变化的形式可以是多种多样的。不同变化形式的交流电其应用范围和产生的效果也是不同的，而正弦交流电的应用最为广泛。现代发电厂生产的都是交流电，家庭用电和工业动力用电也都是交流电。交流电供电的标准频率各国不同，我国规定为50Hz，日本等国家为60Hz。
摩擦为什么会生热与生电
琥珀与毛皮、玻璃与丝绸，都能摩擦生电。通常，琥珀与毛皮摩擦后，琥珀带负电；而玻璃与丝绸摩擦后，玻璃带正电。可是用丝绸使劲摩擦玻璃，玻璃温度升高后，发现玻璃竟然会带负电，而丝绸却带正电了。这是怎么回事？
原来，摩擦生电与摩擦生热有关系。摩擦时，物体表面温度升高，电子活动能力增大，通过接触点形成电子流动，摩擦接触面电子较多的呈负电现象，而电子较少的就呈正电现象。玻璃原本对电子的"束缚力"较弱，所以一般摩擦时是玻璃的电子流向丝绸，所以玻璃带正电。当温度高、摩擦系数大时，电子活动能力更大，丝绸的电子开始流向玻璃，使玻璃带负电了。有人测试过，当摩擦系数大于零点一八时，玻璃带负电；而摩擦系数小于零点一八时，玻璃带正电。
科学家发现，摩擦生热、生电的现象，在宇宙太空中也同样存在。星球碰撞或"爆炸"产生的碎片和微尘，速度都很快，所以在地球大气层中就会摩擦生热，最后生电而导致放电电弧，形成美丽的地球大气层辉光带。其产生原因就是摩擦！
毛衣上也有高压电
在干燥的冬、春季节，晚上睡觉之前，关掉灯，在黑暗中脱掉毛衣的时候，就会看到闪烁的火花，还伴随着"啪啪"声，这是由于摩擦引起的人体静电和放电现象。不仅如此，生活中有的时候当我们的手指触及金属门把手、金属椅背等金属器物或两人互相触及时都有电击感。
冬天，特别是在天气干燥的时候，有时两个人无意之中手指相碰，会感到一阵麻电的感觉，这是由于摩擦引起的人体带静电和放电的现象。
这些电是从哪里来的呢？
这是正电和负电发生中和时产生的，物理学上叫做火花放电。那"啪啪"声就是放电的时候发出的声音，这和夏季天空上电闪雷鸣是同一类现象。
由于人体在活动时，身上不同材料的衣服互相之间发生摩擦，比如，挤公共汽车时人与人拥挤摩擦，都会使人体带上大量正电荷或负电荷。由于这时空气通常很干燥，地面也非常干，大家脚上都穿着绝缘良好的橡胶、塑料底鞋，身上的这些电荷很难泄放到地上去，越积越多，逐渐形成很高的电位。
大自然中，一切物质都是带正电的原子和核外带负电的电子组成的。一般情况下，由于摩擦的原因，一个物体所带的正负电相等，彼此中和，电的性质并不显示出来。当两个物体互相摩擦的时候，带负电的电子容易从一个物体跑到另一个物体上去。失去一部分电子的物体就带正电，有多余电子的物体就带负电。毛衣与其他衣服发生摩擦的时候，带正电的物体和带负电的物体摩擦到一定程度的时候，正负电荷电由于强大的吸引力会穿过空气的阻碍中和在一起，产生火花和声音。
发生了这种电子转移的过程，就发生了放电现象。
不要小看这些生活中常见的放电现象，那一瞬间的电压可以达到几万伏，而生活中我们使用的电压却只有220伏左右，衣服摩擦产生的电压是名副其实的高压电。
不过你不用害怕，这些电对人体不会有什么危害，因为这个几万伏是静电压，不具备持续性，所以几万伏在一瞬间就放掉了，自然不会产生持续的电流，但是瞬间的电流还是很高的。
比如，干燥的天气中，当你手握金属门手柄的瞬间时，常常会遇到一个小火花从金属手柄跳到你手上，有时甚至使你疼得跳起来，这就是"触电"了。
但这种现象在潮湿的天气不会发生，因为在潮湿天，即使有电荷也会通过潮湿的地板和空气逸散掉了，所以人身上不会有静电。
冬季，在暖烘烘而又静悄悄的屋子里，你用塑料梳子梳非常干净的头发时，经常能听到头发上有轻微的噼啪声，头发随着梳子飘舞，怎么梳都梳不整齐，这就是静电现象。要消除静电，只需要将梳子沾一下水，然后再梳就能理顺头发了。
生物体中也有电吗
1780年，意大利科学家伽伐尼在无意中做出了一个重大的发现。伽伐尼是一位生理学家，当时正在世界上最古老的大学--意大利博洛尼亚大学担任解剖学教授。1780年9月20日，伽伐尼和他的两位助手正在做青蛙解剖实验。他把剖开的青蛙放在一个潮湿的铁案上，这时一名助手无意中将手中解剖刀的刀尖触到了一只剖开的蛙腿神经上，伽伐尼惊讶地发现，青蛙的4条腿顿时发生了猛烈的痉挛，放在一边的起电机也放出了火花！
伽伐尼立即重复了这个实验，又观察到同样的现象。他选择各种不同的金属(例如铜和铁或者铜和银)接在一起，而把另两端分别与死蛙的肌肉和神经接触，结果发现，青蛙会不停地屈伸抽动。可是如果用玻璃、橡胶、松香、干木头等代替金属，就不会发生这样的现象。
1791年，伽伐尼在论文《评述电对肌肉运动的影响》中，将上述发现公之于众。为了解释上述现象，伽伐尼提出，动物体内存在着"动物电"，这种动物电可以使神经、肌肉活动，用两种金属与动物接触，就能把这种"动物电"激发出来。
伽伐尼的发现引起了他的好友、意大利物理学家伏打的注意。当时，伏打正在从事静电实验研究，伽伐尼的发现引起了他的极大，兴趣。
伏打做了一系列实验后发现，只要有两种不同金属互相接触，中间隔以湿的硬纸、皮革或其他海绵状的东西，不管有没有蛙腿，都有电流产生。1793年，伏打发表论文，明确否定了"动物电"的存在。他认为，动物电在本质上是一种物理的电现象，蛙腿本身不放电，是外来电使蛙腿神经兴奋而发生痉挛，蛙腿实际上只起电流指示计的作用。伏打的发现一发表，立即轰动了科学界。
伏打的实验表明，两种金属的接触是产生电流的必要条件，只要有两种金属与另一个导体连成一个回路，就能产生电流。
此后，伏打花了3年时间，用各种金属搭配成对做了许多实验。根据各种金属接触的实验结果，他列出了这样一个序列：锌、锡、铅、铜、银、金……这就是著名的伏打序列。按这个序列将前面的金属与紧接着的下一种金属搭配起来，接触在一起，那么前者就带正电，后者带负电，无一例外。
1800年3月20日，伏打又宣布了一个重要的发现。他把几十块银片、锌片和用盐水浸泡过的硬纸板按一定顺序叠起来，组成一个柱体。当用导线连接柱体两端的导体时，导线中就产生了持续的电流，这就是著名的"伏打电堆"。伏打指出，这种电堆"具有取之不尽、用之不完的电"。
伏打的这一发现在欧洲引起了极大的轰动。1801年，法国皇帝拿破仑一世召他到巴黎表演电堆实验，并授予他伯爵称号和一枚特制的金质奖章。1803年，伏打当选法国科学院外籍院士。
伏打电堆就是我们现今使用的电池的雏形。它的发明，提供了一种可以产生恒定电流的电源，使人们有可能从各个方面研究电流的各种效应。从此，电学进入了一个飞速发展的新时期。为了纪念伏打在电学上的贡献，科学界根据他的姓氏，把电动势、电势差、电压的单位命名为"伏特"。
人为什么会触电
说起触电，先要说两个定义，导体和绝缘体。
导体是容易导电的物体，不容易导电的物体叫绝缘体。这里需要解释一下，容易导电与不容易导电并不是能不能导电，容易导电的物体遇到特殊情况就会不容易导电，同样的道理，不容易导电的物体在遇到一定的状况时，也会导电。比如，水是导体，但是当水温达到沸腾之后，则不容易导电；一个木棍是绝缘体，但当它变成潮湿的时候，会容易导电，变成导体。
人的身体是一种导体，能够传电。
由于人的身体能传电，大地也能传电，如果人的身体碰到带电的物体，电就会通过人体传入大地，于是引起触电。但是，如果人的身体不与大地相连，比如，穿了绝缘胶鞋或站在干燥的木凳上，电流就形不成回路，人就不会触电。举个例子，这就好比自来水一样，关了水龙头，水就无法流通。
另外，如果人站在地上左手单手触电，电流就会经过身躯的心、肺，再经左脚入地，这是最危险的途径。如果是双手同时触电，电流途径是由一只手到另一只手，中间要通过心肺，电路形成一个回流，这也是很危险的。如果是一只脚触电，电流途径是由这只脚流入，另一只脚流出，危险性同样有，但对人体的伤害，要比以上两种途径轻一些。
当通过人体的电流超过人能忍受的安全数值时，肺便会受到伤害，停止呼吸，心肌也会失去收缩跳动的功能，导致心脏的心室颤动，"血泵"不起作用，全身血液循环停止。血液循环停止之后，引起胞组织缺氧，在15秒钟内，人便失去知觉；再过几分钟，人的神经细胞开始麻痹，继而死亡。
人触电伤害程度的轻重，与通过人体的电流大小、电压高低、时间长短以及人的体质状况等有直接关系。我国规定36伏及以下的是安全电压。超过36伏，就有触电死亡的危险。另外，触电时间越长，危险性越大。因为触电者无法摆脱电源时，肌肉收缩能力会很快下降，进而心力衰竭、窒息、昏迷休克，乃至死亡。对一般低压触电者的抢救工作，如果耽误的时间超过15分钟，便很难救活了。
危险的浴室好可怕
原子是组成物质的最小单位。但是原子还可以再往下分哦。原子的中心有原子核，原子核是由质子和中子组成的，在原子核的周围又分布着很多电子。电子带着(-)电荷，原子核中的质子带着(+)电荷。质子会一直停留在原子核里面，而电子则可以随意地移动。你不是说你经常听到"通电"、"有电流"这样的话吗？你还说你不知道那是什么意思呢。现在就让我来告诉你吧。电流指的是电子朝一个方向移动，而通电和有电流的意思是一样的。
电流自己是不会移动的，它需要得到电压的帮助以后才能移动，电压就是推动电流的力。所以，电压越高，电线里的电流也就越强。你现在可以去观察一下房间、卧室和厨房里的电器。你有没有发现它们上面都标着220V、110V这样的标志呢？这些就是表示电压的字母了。另外，干电池上面标着的1.5V也表示电压哦。"V"是电压的单位，数字越大表示的电压就越高。
但是，为什么每种电器的电压都不一样呢？这是因为，每个电器需要的电流的大小不同啊。
我们想象一下，如果把220V的电饭锅接到110V的电压上会出现什么样的情况呢？可能米饭煮了一个早上都不会熟，或者干脆就做不了饭了。那如果把它接到比220V更大的电压上，又会怎么样呢？这样的话，电饭锅有可能会坏掉。因为流过的电流太大了，它的元器件会因承受不了过强的电流而受损。所以，我们在使用电器之前，必须确认它所需要的额定电压。
虽然我们在前面讲过，所有的物质都由原子组成。但是，并不是所有的物体都能导电。现在你是不是觉得很奇怪呢？为什么电流不能通过所有的物体呢？我们把像金属一样容易导电的物质称为导体，把像塑料、橡胶一样不容易导电的物体称为绝缘体。
为什么绝缘体不容易导电呢？这是因为，组成绝缘体的物质在阻碍电流流动。我们把阻碍电流流动的物质称为电阻，因为绝缘体的电阻太高了，所以电流就很难通过它们。
也就是说，绝缘体的原子和分子把电子囚禁起来了，电子哪也去不了，只能乖乖待在原子和分子里面。所以，电流就很难通过它们了。但是，导体中的电子却可以轻易地在原子之间移动。
你有没有发现电线的外面裹着一层塑料皮呢？为什么电工叔叔们工作的时候，总要戴上橡胶手套呢？其实，这都是为了防止触电。这些都是利用了绝缘体的性质。
那么，我们的身体是导体还是绝缘体呢？我们的身体可神奇了呢，既可以成为导体，也可以成为绝缘体。我们在前面讲过，电压越高电流越强，电阻越小电流越强。但是我们身体的电阻并不固定，会因情况的不同而变化。
爸爸妈妈是不是经常跟我们说手湿的时候不要触摸电器呢？因为他们担心我们触电。皮肤沾上水以后，电阻就会减小，会比干燥时小得多，电阻减小以后，电流的强度就会增强，很容易出现触电事故。
要是电器进水的话，会怎么样呢？当然是会漏电了。电器和人体一样，沾到水以后电阻就会减小，流经它的电流就会变强。这样的话，电流就会跑到电器表层来。所以，我们触摸时才会感觉酸酸的、麻麻的，严重的时候还会触电呢。
我们把电流流到电线以外的地方的现象称为漏电。电线老旧以后，它的塑胶皮不会脱落，所以很容易漏电。电器使用的时间太长也可能会漏电。所以，我们应该经常检查电线、插座和电器的插头，看看有没有损坏的地方。另外，家里的漏电断路器也需要一个月检查一两次。漏电断路器是一种自动断开电流的装置，当电路中漏电流超过预定值时，它就会自动断开电流。我们在通电正常时，按下漏电断路器的按钮，开关朝下就说明漏电断路器正在正常地工作。
漏电是很危险的，不仅会让人触电，甚至还会引起为灾呢。所以我们在像浴室这样的地方使用电器时，应该格外小心。
原来是静电在作怪
公路上，一辆卡车在急驶，突然间一声巨响，从后面的槽厢里喷出一个火球，随即点燃了油箱。在司机刚刚跳出驾驶室的一瞬间，一声巨响，汽车报废了，司机也受了重伤。
造成这一不幸事故的原因，要从一塑料桶汽油说起，因为爆炸是从那里开始的。原来，为了长途行车，司机用塑料桶装了一桶汽油放在车后面。行驶过程中，桶里的汽油在不断的晃动中和塑料桶壁摩擦、撞击，由于汽油和塑料桶都是电的不良导体，摩擦产生的电荷不断地积累，而且越积越多。塑料桶壁和汽油之间开始放电，产生火花，就像打了一个小的闪电。就是这个小小的火花，点燃了汽油桶上面的汽油蒸气与空气的混合气体，引起了爆炸。
静电火花不仅会引起汽油的爆炸，砂糖、面粉、茶叶末、奶粉、咖啡粉、煤粉、铝粉、木粉等，如果在空气中悬浮的数量达到一定的程度，也都会因为静电火花或其他火花而产生爆炸。在工业史上，面粉厂、铝制品厂因为空中的粉尘太多发生爆炸的事常有发生。静电是在摩擦中产生的，在干燥的冬天用梳子梳头，常常可以听到噼噼啪啪的声音。这是梳子和头发之间在放电，我们从地毯上走过去摸铁门柄，常会在手指和门柄之间打一个火花。
如果你的手距离门柄1厘米左右就开始放电打火的话，那么你身上的电压至少等于电视机显像管阳极上的电压，也就是一万多伏，这个电压大约是我们点电灯的电压的50倍。既然人身上有这么高的电压，可为什么不会被电死呢？
这是因为，人被电死不能只看电压的高低，还要看通过人体的电流的大小，由于在一般情况下摩擦产生的静电电量很小，所以通过人体的电流也极小，对身体无害。
但是在一些工厂里，例如电缆制造厂，在卷绕电缆的过程中因摩擦带电，电压可以高达10万伏，积累的电量也很多，不小心用手去触摸电缆的人，有的被击倒在地，不省人事。
这些都是静电有害的一面。因此，很久以来，人们一直在和静电作斗争。消除静电的方法是把摩擦产生的电荷用异种电荷中和掉或导入地下。物理老师在给学生表演静电实验的时候，最怕的是阴雨天，因为潮湿的雾气中含有大量的水蒸气，实验中产生的静电在不知不觉中就被潮湿的空气导走了，这样实验也就不灵了。所以在易爆炸的工厂里应该保持空气的湿度，使产品上的电荷积累不起来。有的时候，在机器旁边放几大桶水就可以，这是一种很少被人想到而又很有效的办法。当然也可以使用一种阴离子发生器，使空气里带有大量的负电荷去中和摩擦产生的正电荷。总之，还有许多方法，这里不再一一举例了。
不过，自然界中任何一种现象都不是绝对有害的。静电现象在我们的生活中也有许多可以应用的地方，例如静电除尘，还有一种点煤气灶用的"枪"，用手一扣扳机，前端"枪筒"上就打一个火花，点燃了煤气灶。煤气枪里有一种特殊的物质叫压电体，扣扳机的时候对它产生了压力，于是在这个物质的两个表面上就会产生几万伏的高电压，产生火花放电，这也是静电的一种应用。
"飞鸽传书"的秘密
在古装电视剧上我们经常看到侠客或亲友间"飞鸽传书"以诉衷肠或者传递消息。"飞鸽传书"是一种古老的传递信息的方式，其速度之快、方位之准，令人叹为观止。那么，鸽子历经长途跋涉，是怎样辨别方向的呢？到底有没有信鸽这一回事呢？
信鸽
研究表明，确有此事。地球是一块巨大的磁体，能够产生影响范围很大的磁场。科学家发现在鸽子颅骨下方的前脑中具有长约0.1微米的针状磁铁，它能够感受到地磁场及其方向，因而，不管遇到的是高山峻岭，还是险恶天气，鸽子都能顺利返巢。同时，有实验表明，当给鸽子的头上加上一块具有特定极性的人工磁铁后，鸽子不能对飞行进行正确的定向；每当太阳质子活动剧烈时，地球磁场受到干扰，鸽子的返巢率也随之大大降低。这无疑说明，鸽子是根据地球磁场来为自己的飞行定向的。类似的动物还有蜜蜂，养蜂人将成箱的蜂群放飞，让它们去采蜜，它们一般都能顺利返回。
鸽子、蜜蜂可以利用太阳的磁场来辨别方向，那么，人们开始研究的未来飞船，是不是也有望利用太阳的磁场来飞行呢？
人造卫星
根据美国宇航局先进概念研究所支持的一项计划，未来的宇宙飞船可能在地球和其他星球的磁场中上演"冲浪"壮举，并沿着太阳系周围先前不曾涉足的路线进行探索。这种充电式飞船不需要火箭或其他任何类型的推进装置。
位于纽约伊萨卡的康纳尔大学的梅森·派克(MasonPeck)已获得任命，对这一超前的想法进行研究。让飞船"冲浪"的想法立足于磁场对带电物体施加力的作用这种现象。派克表示，一颗卫星能够在1天之内自行完成充电，它或者通过向太空发射带电粒子束，或者仅靠允许一个放射性同位素放射带电粒子的方式就能完成这一过程。充电后的卫星会被地球旋转磁场"温柔"地推动，从而具备改变轨道，甚至"逃往"行星际空间的能力。
派克说，他设计的飞船在到达轨道之后将有一个缓慢的启动过程，大约需要1年时间才能摆脱地球引力的控制。然而一旦远离地球，这个磁场"冲浪者"便将朝着它天然的家园--木星进发，因为木星所拥有的磁场在强度上要远远超过我们的地球。
根据派克的建议，未来的木星任务应该是将木星的磁场作为一个制动器，以减少所需的推进力，进而节省资金。除了可以充当制动器外，木星也可以被用作飞船在太阳系"休息"时的一个补给站。从理论上说，一艘飞船能够利用这个行星中的"大块头"的磁场进行急转弯，而不是单纯地依靠磁场产生的"引力弹弓"。真是不得不惊叹人类的智慧和大自然的奇妙啊！
雷达也能煮肉吗
一天，美国雷西恩公司的一位名叫珀西·斯潘塞的工程师正在全神贯注地做雷达起振的实验。忽然，他的同事看到他胸前的衣兜上渗出暗黑色的血迹，就慌忙地说："你受伤了，上衣袋那儿渗出血了！"
珀西用手一摸，湿乎乎的，脸色立刻变得煞白。可是这时他突然明白了，是上衣袋里的巧克力糖融化了，真是一场虚惊。
珀西换了一件干净的衬衣又继续工作，但是巧克力糖为什么能融化呢？
珀西正在研究波长为25厘米雷达电波在空间分布的状况，此时雷达天线正在发射着强大的电波。
这件事情引起他极大的兴趣，他在思考，是不是雷达波的作用。忽然，脑子一亮，他想通了，一定是！
我们知道，世界上的物质都是由带电粒子组成的。电磁波是变化的电场和磁场组成的。电磁场的方向不断地变来变去，巧克力内部的分子来回振荡，分子间激烈地彼此碰撞产生热量，温度升高，巧克力便融化了。
这种加热方式和传统的加热完全不同。当我们在锅里煮一个鸡蛋或一块肉的时候，热量是从外面慢慢传进去的。外面的蛋清已经煮老了，里面的蛋黄还没有太热，为了把整个鸡蛋
煮熟，就要延长加热时间而浪费许多热量。如果用雷达波加热食物，每一小部分都在电磁波的作用下同时热起来，并不需要热的传导，因此非常省时。想到这里，珀西立即动手制作了一个用雷达波烤肉的灶具--现在我们叫做微波炉。
"炉子"的核心是一个叫做磁控管的装置。它能发出波长1毫米到1米范围的看不见的微波，食物内部的分子以每秒1千兆～1万兆次地来回振荡，彼此激烈地碰撞而温度升高。有的微波直接照到食物上，有的则经箱子内壁的一次、两次或更多次反射以后，再照到食物上。微波炉能在很短的时间内烧、烤、炖食物，它还能解冻食物。由于微波一次穿透食物只有几个厘米的深度，所以加热的食物最好切成片或经常翻动。
微波炉加热食物时只对富含水分的食物起作用，盛食物的瓷盘子却不会被加热，所以当你从微波炉中取食物的时候，盘子不太烫手。
微波不仅用来加热食物，筑路工人已经用它来加热铺路的柏油。美国哈维实验室在研究一种拆除原子能反应堆混凝土建筑的方法，由于有放射性不允许扬起一点灰尘，科学家想到了用微波加热混凝土中含的水分，水在变成水蒸气的过程中膨胀，就会使混凝土炸开。在此过程中不会产生任何灰尘。
闪电的形状为何是弯弯曲曲的
大家都知道，带异性电的两块云接近时放出闪电，闪电中因高温使空气体积迅速膨胀、水滴汽化而发出强烈的爆炸声，这就是我们常说的"电闪雷鸣"。可是你是否注意到，闪电为什么总是弯弯曲曲的呢？
美国国家气象局的内泽特·赖德尔认为，每当暴风雨来临，雨点即能获得额外的电子。电子是带负电的，这些电子会追寻地面上的正电荷。额外的电子流出云层后，要碰撞别的电子，使别的电子也变成游离电子，因而产生了传导性轨迹。传导的轨迹会在空气中散布着的不规则形状的带电离子群中间跳跃着迂回延伸，而一般不会是直线。所以，闪电的轨迹总是蜿蜒曲折的。
弯弯曲曲的闪电
下面让我们了解一下形形色色的闪电知识吧！
黑色闪电1974年6月23日17时45分，苏联著名天文学家契尔诺夫在札巴洛日城曾亲眼看到一次飞速滚动的黑色闪电。时值一场大雷雨正袭击该城。开始是强烈的球状闪电，一会在它后边飞过一团黑色闪电，在灰色云层的背景下看得很清楚。科学家们观察研究后发现，黑色闪电常在树上、桅杆上、房顶上和金属表面上，呈现出瘤体状或泥团状。当人们用物体敲打或摘除它时，它便会燃烧或爆炸。
黑色闪电的"本来面目"很难被揭穿，人们往往错把它看成是一只鸟儿或其他物体，因此是最危险的闪电。当人们或飞机接近时，它会变成球状体并发生爆炸。
黑色闪电是怎样形成的呢？科学家们研究的结论：它是由分子气溶胶聚集物产生出来的。它是由于太阳、宇宙光、云电场、条状闪电等因素长时间作用于空气产生的。当聚集物基本聚成球状时，就会变成能爆炸的黑色闪电。
黑色闪电
干闪电海外闪电研究专家告诫世人，即使在没有暴雨和雷声的时候，也要当心干闪电的突然袭击。因为云层中的空气和水粒子的湍流作用会在大气中形成电荷。由此形成的闪电已使许多人丧生。离赤道较近的新加坡在过去的40年里就有一百多人遭到这种干闪电的袭击而死去。1995年12月的一天，天空中形成的使人们无法用裸眼测出的干闪电将一名正在起重机上操作的33岁男子击中，起重机也被击毁。
科研人员认为，即使在天空中没有下过一点雨珠也听不到雷响的情况下，闪电活动也可能产生。一般说来，只要在天空中发现类似要下暴雨的云层，在高空作业或野外空旷地区工作的人员就应该马上回到室内或寻找一处较为安全的地方躲避，避免可能出现的干闪电的袭击。
海底闪电大气中的闪电打雷司空见惯，这是由于空气的导电能力差，当乌云中的正负电荷积累到一定程度，就会放电。而海水是咸的，且浓度大，电导率相对较好，似乎无法积聚起大量的电荷，怎么能产生闪电现象呢？海底也有闪电，这是苏联科学家在日本海底发现的。灵敏的电场仪表明，海底放电的频率与大气中闪电的频率相同。这使科学家们大惑不解。因为按照水文物理学规律，深层海水的电导率良好，理应与雷公雷母无缘。
科学家们经过反复试验，最后认为：电荷源实际上来自陆地上近海岸的空中，再经过岩石传导，一直深入到海底。但随着传导距离的增加，电量逐渐减少。因此，海底测得的放电量一般是较弱的。这样看来，海底世界并不平静，它不同程度地与陆地世界息息相通。无论海洋，还是陆地，都是地球不可分割的组成部分，它们之间总是难舍难分的。
日光灯为何会不停地闪烁
有一天，小明发现日光灯不停地闪烁，他以为灯坏了要爆炸了，妈妈说这是很正常的现象。可是小明弄不明白，为什么白炽灯会不停地闪烁呢？这下可难住了妈妈。
日光灯
小明问过老师后才知道，原来这里面包含不少物理知识。交变电流的强弱在不断变化，甚至有时瞬间电流为0，但是，为什么我们没有感觉到白炽灯的闪烁？这是因为它变化得太快。例如，家庭电路中的交变电流从这个方向变为另一个方向，又变回到这个方向，每秒钟要发生50次这样的循环，其间有100个时刻电流为0，人眼是不能分辨这样迅速的亮度变化的。此外，白炽灯的灯丝温度也不可能变得这么快，因此发光的强度实际上没有剧烈地变化。
日光灯是靠气体导电发光的，它的"惯性"比白炽灯的"惯性"小得多。
谈到了电灯，我们都知道它是爱迪生在1879年发明的，可是我们不免会问：在电灯被发明之前，人们是怎样照明的呢？
在电灯问世之前，人们普遍使用的照明工具是煤油灯或煤气灯。这种灯因燃烧煤油或煤气，因此，有浓烈的黑烟和刺鼻的臭味，并且要经常添加燃料、擦洗灯罩，因而很不方便。更严重的是，这种灯很容易引起火灾，酿成大祸。多少年来，很多科学家想尽办法，想发明一种既安全又方便的灯。
19世纪初，英国一位化学家用2000节电池和2根炭棒，制成世界上第一盏弧光灯。但这种灯光线太强，只能安装在街道或广场上，普通家庭无法使用。无数科学家为此绞尽脑汁，想制造一种价廉物美、经久耐用的家用电灯。
这一天终于到来了。1879年10月21日，一位美国发明家通过长期的反复试验，终于点燃了世界上第一盏有实用价值的电灯。从此，这位发明家的名字，就像他发明的电灯一样走入了千家万户。他就是被后人赞誉为"发明大王"的爱迪生。
磁铁除杂草
农业生产中的杂草，与作物争水争肥，清除又很麻烦，我们都从杂草种子就开始清除。可是，杂草在几百万年的生存竞争中获得了它生存发展的非凡"本领"。杂草的种子细小而多绒毛，混杂在作物种子中而难以分拣，它可随风飞扬，又可粘在牛、羊等动物的毛上而散布，令人十分头痛。
经过研究实验，人们成功地请磁铁来清除讨厌的杂草种子。具体方法是，在混有杂草种子的作物种子里撒上铁屑，由于杂草种子有绒毛就易粘住铁屑，而作物种子比较光滑不粘铁屑。然后用磁力强大的电磁铁，把粘有铁屑的杂草种子"吸"出来。通过反复多次操作，就可以把混在作物种子里的杂草种子都"捞"出来清除了。
地球是个大磁体
远古时代，人类就观察到雷鸣电闪、北极光和太阳黑子等令人敬畏的"神奇"自然现象，有了对电磁的原始认识。
公元前约三百年，我国的《吕氏春秋》中就有"慈石召铁或引之也"的文字记载。用慈母召引子女的关系来比拟磁石吸引铁的现象，所以把"磁"写为"慈"。这是对磁现象最早的历史记载。有意思的是，欧洲法兰西法文古称磁石为"Aimant"，也有"慈爱"和"吸引"的意思。公元前二世纪，我国发明了最早利用磁学的仪器--指南针(罗盘)。
北宋沈括是世界上最早提出"地磁偏角"的科学家，他明确指出："方家以磁石磨针锋，则能指南，然常微偏东，不全南也。"而哥伦布首航"新大陆"时发现地磁偏角，已是四百年之后的1492年了。
但是，真正解释磁针为什么"指南"的道理，恰是英国物理学家吉尔伯特。他在1600年发表了《论磁铁、磁体及地球是一个大磁体》一文，说明地球本身就是一个大磁体，开创了近代磁学的科学研究。
琥珀与电的不解之缘
琥珀，这种古代松柏树脂的化石，以它的透明黄褐色奇特光泽和"栩栩如生"的包含昆虫而被视为奇珍异宝。
收藏的主人赏玩时，经常发现琥珀容易积尘，而在擦拭尘埃时又有"挥之不去"的现象，但是都没有对这现象去多作思考。直到公元前六世纪，古希腊学者泰勒斯对这个问题进行了思考研究，发现用毛皮摩擦琥珀，会产生能吸引毛发、细草、皮屑等轻小物质的"神奇能力"。这是人类在雷电等自然现象以外，最早对"摩擦生电现象"的发现。
有意思的是，我国汉代科学家王充(公元27-107年)在《论衡·乱龙篇》中记载："顿牟缀芥，磁石引针。"也是说顿牟(琥珀)可以吸引细草。琥珀从此与"神奇能力"--电结下了不解之缘。
16世纪，英国物理学家吉尔伯特研究发现，不仅琥珀能够"起电"，玻璃、宝石、硫黄、火漆等与毛皮等材料摩擦，也能有吸引纸屑、细草的"神奇能力"。把这种"神奇能力"称为"电"这一名词，也是吉尔伯特最早提出的，他为近代电磁学的发展，又作出了重要的贡献。
核辐射--看不见的隐形杀手
在第二次世界大战期间，美国在日本的广岛和长崎投下了两颗原子弹，日本因此遭受沉重打击，最后不得不提出无条件投降。可以说，原子弹对"二战"的结束起到了推动作用，但是也给遭受它攻击的地区留下了无尽的灾难。因为原子弹属于核武器，而使用核武器产生的物质辐射对生态环境有着难以想象的破坏力。核辐射是不折不扣的隐形杀手。
核辐射，即人们通常所说的放射性。根据研究得出，核辐射主要有三种射线，其中α射线和β射线这两种射线穿透力小，影响距离比较近，在辐射源不进入体内的情况下，对人体不会产生太大的影响。而γ射线相对来说对人体的影响较大，它是一种波长很短的电磁波，穿透力很强，对人体的影响主要由功率和频率决定。
原子弹爆炸会产生大量核辐射
一些室内摆件有时也会含有放射性。
人们一般会认为，只有在很少的情况下，才会不得不被核辐射所照射，这个观点是完全错误的。我们喝的水、呼吸的空气其实都是有辐射的，这是亿万年形成的客观事实，核辐射其实是无处不在的。所以人们讨论的重点不应该是有没有核辐射，而是在日常生活中有哪些物质会存在足以对人造成伤害的偏高或高的放射性。
在日常生活中我们最为注意的应该是室内的摆件，不要因为它的重量和体积均较小就轻视它，它们是紧密贴近人的"宠物"，其放射性有时也会伤人：比如"夜明珠"。据分析，目前市场中的夜明珠主要是一种叫"萤石"的物质，它是经过加工而成，常含稀土、锶和钙，萤石在加热或有紫外线照射下显荧光，也具有不同程度的反射性；另外，有些含磷的矿物也能被加工成"夜明珠"，放射性也偏高；专家提醒，这类"夜明珠"能不能在室内摆放，需要看它的放射性安全证明和实际检测结果，购买和摆放时一定要谨慎。
还有就是要谨慎使用骨质艺术品，用动物骨头制成的艺术品有时就会造成辐射超标。在检测中会发现一些"不明身份"的动物脊椎骨也有着偏高的核辐射，尤其是这些装饰品多是从街头小贩处购买的，很难查明其产地和来源。专家认为其产生的原因可能是动物吃进了某些含铀、镭等物质的食物，镭等物质沉积于骨骼造成放射性高，因此建议这类骨制品不宜摆放在卧室及儿童居住的房间。
温泉酒店内的氡气温泉池
但其实核辐射并没有那么可怕，甚至科学家发现少量的核辐射对人的身体健康是有益的。
2006年，在广东、浙江一些城市，去泡"有医疗价值的地热水"--氡温泉很是盛行。其实，氡是由镭衰变产生的自然界唯一的天然放射性稀有气体，容易被人体呼吸系统截留，并在局部区域不断累积而诱发肺癌。2006年底，公众得知了这一消息后，氡温泉立马成为恐嗅之源。但是氡温泉其实通常氢气浓度不高，不会对人形成明显的危害。而且若是"底部"通风良好，它可以起到治疗皮肤病尤其是去除老人斑的作用，并且还可以帮助减肥呢！
近年来，微量辐射的益处开始受到关注，更多研究显示出小剂量辐射可给人体带来好处。比如在中国广东地区的天然本底辐射是其相邻地区的三倍，而当地人的健康与邻区居民并没有明显区别。
无独有偶，1971年，美国原子能委员会发起活动，以考察低剂量核辐射对生物体健康的影响，委派诺曼博士对美国各州自然环境中的核辐射剂量进行测定，结果发现那些辐射剂量低的州癌症发病率明显高于辐射剂量高的州。紧接着美国的流行病学调查结果也表明，在高本底辐射地区，癌症的死亡率反而低。
随后，在20世纪80年代，匹兹堡大学的伯纳德博士比较了宾夕法尼亚州氡含量不同的272000个家庭中肺癌的发生率，发现某些生活环境中氡含量高的地区居民的肺癌发病率却低于整个宾夕法尼亚州的平均水平，这个研究结果也得到了哈佛大学流行病学专家格拉汉姆博士的验证。
根据这些例子可以证明，微量的核辐射对人类健康确实有着积极的推动作用，可以激起细胞自我修复机制，但可惜的是科学家们现在还没有给出"微量"的明确定义，即对人体产生伤害的界线还未有具体的划分。
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