除了身上的静电之外，雷电也是电。当上下两块云层分别因为失去电子和得到电子而带上静电的时候，如果时机合适，放电过程就在隆隆的雷声中开始了。认识到天上的雷电也是电是最近几个世纪的事儿，要在过去，西方人认为它与上帝有关，认为它是上帝发怒的表现。在《上帝也疯狂》这部电影里，原始部落里的人们觉得这是上帝吃多了，肠胃不太舒服。而在国内，人们一直认为这件事儿是雷公干的。最近我刚刚看过一部电视连续剧《大染坊》，剧中有一首诗很有意思，名叫《闪电咏》，是这样写的：

　　天空突然一闪练，
　　莫非上帝想抽烟？
　　若非上帝想抽烟，
　　怎么又是一闪练！
　　1752年，美国人富兰克林（Benjamin Franklin，1706-1790）在他46岁的时候，冒着生命危险做了一个风筝实验。当乌云四合，电闪雷鸣的时候，天上的雷电被引下来产生了火花，与我们在生活中看到的电火花毫无二致。这激发了他的兴致，喊他的儿子拿一只火鸡来电电。谁知道火鸡还没拿来，他倒先被当场电晕了。这个实验证明了雷电和我们平时接触到的电的确是一回事，同时也证明了如果一个人不走运的话，就算没有病，也极有可能活不过46岁。用他自己的话说，“我原想电死一只火鸡，谁知道却差点电死一个傻瓜。”

　　相比之下，另一位俄国科学家利赫曼就没那么走运了。1753年7月，为了验证富兰克林的实验，他不幸被雷电击中，成为做雷电实验的第一个牺牲者。在这方面，雷电是不留情面的，它才不管你是谁，天王老子也不行，照样电你。传说清朝的嘉庆皇帝在承德避暑山庄休养时，有一日天气骤变，雷鸣电闪，寝宫遭到雷电袭击，嘉庆帝也当场成了历史上第一个被雷击而驾崩的皇帝（如果传说属实的话）。

　　到现在为止，我们已经见识了很多种类型的电源。通常，衡量一个电源的重要指标是它的电压，也就是它产生电的能力。不同的电源，它所的供的电压也不相同。世界上第一个电池是由意大利人伏特于1800年发明的，后来物理学界就用他的名字作为衡量电压大小的单位，简称“伏”，或者用大写的字母“V”来表示。
　　除了“伏”之外，其它的单位还有千伏（KV）、毫伏（mV）等等，它们的关系是：
　　1 KV=1000 V
　　1 V=1000 mV
　　我们平时所使用的电池，它的电压是1.5V，这种电压可以让手电筒里的小电珠正常发光，但对人体构不成危害（据我的一个同学说他曾经有一次用手捏着电池的两极睡觉，早上醒来后手感觉很麻木。是不是真的，还有待考证，不巧的是这个同学再也找不到了）。如果电压超过了36V（这个电压称为安全电压，如果比它低，则不会危害到人），你会觉得手臂发麻，有电击感，不过你仍能在众人面前装作若无其事的样子；如果电压达到220V，也就是我们家里所使用的电压，你除了会突然发出一声怪叫，并跳起一支有史以来最难看的舞蹈之外，决不会还有心情去考虑自己的姿势在别人看来是否还算得上优雅。当然，这并不是最高的电压。从大型发电厂出来的输电线路上通常会有几万伏、几十万伏甚至更高的电压，这样高的电压是致命的。光是2006年一年，我就从电视上看到过至少两例这样的惨剧，一个是因为盗割高压电线引起的；另一个则是因为站在高架桥上往下小便时，水柱碰到了桥下的高压电线。不管在哪种情况下，人都会被吸在上面，很难挣脱。人的生命是最宝贵的，希望每一年、每一天都不会再有这样的事情发生。


日期：2009-02-04　19:09:03

　　1.5 电路
　　前面已经讲了电源、电压和电流，它们的存在给了人类最充分的理由去不断发明各种各样的新型电器。象电视机、随身听、电动剃须刀这类东西自不必说，令人感到意外的是居然还有象“太阳能手电筒”这样的电器发明（还有一些发明跟电无关，但同样足够荒唐，比如带脚踏板的轮椅、小狗的毛衣，等等）。在这些不胜枚举的电器当中，最简单的可能要算是电灯泡了。

　　电灯泡的发明用到了电子在导体中流动时的一个特点。前面已经说过，电子在导体中流动的时候并不那么顺畅，差不多是在原子的密林中磕磕碰碰。换句话说，导体实际上对它的流动具有阻碍作用。在电学中，影响电子们流动的这种特性叫电阻。
　　电阻的作用是让电子们的运动不那么顺畅。它不是导体独有的，通常情况下所有的物体都有电阻。一些电阻较小的物质，比如菜刀，被称为导体；而另一些电阻很大很大的物质，比如切菜用的砧板，被称为绝缘体。在正常情况下，电阻最小的物质是银（遗憾的是，它又是最昂贵的物质之一。真令人费解，大自然为什么非得要这样安排），至于电阻最大的，这就不好说了，如果非得说的话，我想从宇宙一头到另一头之间的这段空间，它所具有的电阻最大，你不这么认为吗？

　　从能量的角度来看，电子的流动是因为电源赋予了电子们能量。“能量”这种说法我们差不多每个人都听说过，但通常也只是停留在意会的层面上，因为谁也看不到它，更无法捉摸。但是能量却是无处不在的。你拿起这本书需要能量；当你看书的时候，同样需要能量维持眼球的转动。为了能在运动会上得到一个其实并不能用来喝水的金属杯子，运动员们通常要付出更多的能量。

　　关于能量的一个很重要、同时也是很有意思的特点是，它可以从一个物体传递给另一个物体，也可以从一种形式转化成另一种截然不同的形式。烈日当空、艳阳高照的时候，被太阳晒到的地方就会发热，这说明太阳能转变成了地球表面的热能。在地球表面，不同的区域所接收到的太阳能是不一样的，在温差的作用下，风就吹起来了。当大风刮起来的时候，它具有令人恐怖的能量，会将大树吹折、汽车掀翻，这叫做风能。风越大，它具有的能量越多。当它吹过防风林的时候，由于一部分能量会传递给树木，这种能量有可能将树木折断，但更通常的情况是使树木象喝醉了酒一样摇摇摆摆，因为失去了能量，所以风会变小——而这正是林业部门的人所希望的。如果风吹在风力发电机上，还能发出电来。也就是说，风能转变成了电能。其实也不用举太多例子，只需要看看你自己就明白了：只有当你吃得饱饱的之后，才会觉得浑身是劲儿，力气大得一听说得了大奖，无论多重的奖品都能一口气背回家去。这就是能量转换的最好证明。总之，用物理学上的说法就是“能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为别的形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量不变。”这叫做能量守恒定律，1847年由德国物理学家、生理学家赫尔姆霍茨（1821～1894）首先提出。

　　太阳能也可以转变成化学物质贮存在我们所吃的植物里，比如大米和水果蔬菜。这样我们在吃了它们之后才能有力气蹦蹦跳跳、说说笑笑、打打闹闹，但同时也助长了我们的歪风邪气，让我们有劲儿跟人吵架、在公共场合吐着烟圈儿，或者在大街上最显眼的位置啐上一口浓痰。说到这里，让我们以严肃的眼光审视一下我们所生活的这个世界：据统计，全世界75%以上的人口只能勉强吃饱饭，有近5亿人口严重营养不良。非洲大约有3000多万饥民濒临饿死的悲惨境地。5亿人口的非洲竟有1亿多人吃不饱肚子。截止到2007年8月，据国际粮食政策研究所发布的数据显示，亚洲仍有六亿人生活在贫穷线上，每天仅靠少于一美元过日子，占亚洲四十亿人口的百分之十五。因此我不得不说，从能量供应的角度上看，我们并不文明——或者没有我们自己想象的那样文明。我们甚至还不如蚂蚁的王国那样自由和富庶。

　　通过前面的介绍我们可以看出，能量是无处不在、变化多端的。当电源开始工作的时候，它把自己的能量源源不断地传给电子们，迫使它们带着能量——通常也是在能量的作用下——开始流动形成电流。
　　象大树从风中获得能量而摇摆一样，由于电阻的存在，电子们会在电线中释放出它们的一部分能量，使得组成电线的原子，尤其是它们的核外电子比平时格外活跃——以我们人类的视角来看——电线发热了。通常情况下这不会是个太大的问题，充其量只是一部分电能白白浪费掉了，而电线上的热量也会很快散发到空气中。但在另外一些极端的情况下，由于电压太高、电流太大，产生的热量不能及时散发，就会烧红电线，导致火灾。从另一个立场上来看，这也就是灯泡能够发光的工作原理。