17世纪初，科学家们投入到对电的系统研究中。开始的时候，研究只限于静电方面。当时，获得电源的唯一方法是摩擦起电。摩擦起电得来的静电很少很少，要做稍大型的电学实验根本就不可能。所以，科学家们在这一需求的压力下，想法改进当时的摩擦起电工具。
怎样才能方便快捷地获得较多电源呢？欧洲许多科学家都开始动脑，其中还包括一位特殊的人物，他就是德国马德堡市的市长盖里克（注一）。他的想法很直接，就是制作起电机。
爱科学的市长盖里克（图片来源：Wikipedia）
所谓起电机，是指利用人力或小动力摩擦获得静电的机械。同为产生电流的机械，发电机利用电磁感应产生大电流的交流或直流电，可用于生产生活中；而起电机只能产生较小的电流，主要用于实验。两者目的相同，但原理不同，某种意义上说，起电机是发电机的“鼻祖”。
酷爱科学的市长
盖里克市长制作起电机不是心血来潮，更不是作秀。
他本是莱顿大学的高才生，学生时代起就对科学很感兴趣。他当了35年市长，也搞了35年科学研究。这种情况在世界上也属罕见。他于1650年发明了抽气机，后来又用它做了著名的马德堡半球实验，证明了大气压强的强大，推翻了之前亚里士多德提出的“自然界厌恶真空”的假说。
1660年，时年58岁的盖里克开始研究静电。电学在当时非常流行，作为物理学家的他也投入电学研究中。某天傍晚，盖里克推掉应酬，再次走进自己的实验室，准备做电学实验。当他用手指拈住一块很小的琥珀时，一点很小的噼啪声传了过来。细心的他关掉所有灯，连续把琥珀拈起又放下。这时他发现新的现象：伴随噼啪声的，还有微弱的闪光。
摩擦过的琥珀生电，吸引羽毛（网络图）
“这闪光和声音，应该意味着静电被释放了。”盖里克想到这里，脑海中又冒出新的问题：用手指摩擦琥珀产生的电流太少，且麻烦，这种方式获得电流不实用。
“这点电量，连实验用都不够，更不要说其它了。如果制造一个既省事，电量又多的摩擦起电机那以后实验就方便多了。”盖里克萌发这样的想法。
简单实用的起电机
说做就做。经过一年多的研究，盖里克终于发明了一个简单实用的摩擦起电机。
他的发明分两步。第一步是是制作电源器。虽然琥珀是电源器的最佳材料，但价格太贵，用作器材很不现实。经过反复实验，他决定用硫磺来代替琥珀。
盖里克先把硫磺敲成碎片，并放进比脑袋还大的球形玻璃瓶中。然后，在实验室里对球形玻璃瓶进行加热，使硫磺熔化。硫磺熔化后一发现有空间，就不断添加硫磺，直到球形玻璃瓶被硫磺填满。此时，他向瓶中插入一根木柄。待球形玻璃瓶冷却后，他用锤子把瓶子打碎，得到一个巨型的黄色硫磺球。此球有两个特点：一是木柄可以手持，也可以做架子；二是球的一端是正极，一端是负极，方便做不同的实验。
第二步是产生静电。盖里克把黄色硫磺球放在一个木制的托架上，这样就做成了一个简单的摩擦起电机。接着，他左手握住木柄让黄色硫磺球绕轴旋转，右手按在球面上，通过手掌与黄色硫磺球的摩擦产生静电，并让其贮存到黄色硫磺球里。
盖里克发明的硫磺起电机（网络图）
摩擦起电机首次运用便引起轰动。在那个宽阔的实验室里，他先从木架上取出贮存着静电的黄色硫磺球，再拿着它的轴，用正极吸引羽毛。接着，他用硫磺球的负极排斥羽毛，让它们在空中飘浮。飘飞的羽毛像活着的鸟儿一样。观看的同僚们都惊得说不出话来，继而爆发出掌声，他们对盖里克市长的精彩表演表示叹服。
“原来，羽毛喜欢靠近它前面任何物体的尖端，并且能够让它粘着物体的任何突出部分。这应该是电起作用了。”人家看热闹，盖里克却在思考。
待众人离开后，盖里克再次进行实验。他在桌上点一支蜡烛，当羽毛与烛火约一掌宽的距离时，羽毛突然后退，飞向带电的硫磺球。
“通过这个起电机，我已经知道物体的尖端对电的特殊作用了！”盖里克飞快地记录了下来。
在今天看来，尽管盖里克发明的起电机是那么简单，但在当时已是很了不起的发明，因为它标志着科学研究手段的进步。作为人类制造的第一个起电机，它帮助人类观察到许多重要现象，并为后人创造更大型、更先进的发电机提供了参考。
由此，电磁学发展的青史上，盖里克占有一席。
后来的故事
盖里克发明的摩擦起电机，引起了社会广泛的关注。应政府部门邀请，他公开表演关于起电机的实验，王公贵族、平民百姓都很喜欢观看。教授们用硫磺起电机演示静电实验，学生们非常感兴趣。据说，有几个大学教授演示起电机实验时，由于观众占了座位，学生们只好站在过道或教室外观看。
社会关注之外，对摩擦起电机最感兴趣的还是科学家。继盖里克之后，科学家们纷纷改进摩擦起电机，并取得了很明显的效果。
几十年后，苏格兰物理学家戈登经过多次实验后，对硫磺起电机进行了改装。为提高转动的速度，他用圆柱体代替硫磺球，转速每分钟超过600圈。圆柱体起电机产生的电流，可以杀死小鸟。后来，他的朋友把圆柱体玻璃瓶装在脚踏板上，并且用皮革垫子代替手掌摩擦，这样起电机完全实现了机械化。戈登用圆柱体起电机发电，在集会上点燃酒精灯，广受欢迎。
硫磺起电机之后影响较大的莫过于圆盘式静电感应起电机。它是英国科学家维姆胡斯于1882年研究多种起电机后制成的，其优势主要有两点：一是玻璃圆形板上的两轴可以反向转动，转速比圆柱体起电机的还高；二是能产生较大的电流，甚至可以杀死小猪。此机诞生后，主要在课堂演示静电现象和节目中的空气放电现象表演使用。圆盘式静电感应起电机一直沿用至今。
圆盘式静电感应起电机。（网络图）
话说盖里克发明的摩擦起电机虽然能够产生静电并进行放电实验，但他并不清楚哪些物体可以传电哪些物体不能，也不清楚电到底能不能传输。只有弄清楚这些问题，电学实验才有充分的理论依据，实验效率也更高。这些问题是谁解决的呢？且看下回《电会跑，还择物？发现者居然是花甲老翁！》
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【备注】
1、奥托·冯·格里克（1602年11月20日～1686年5月11日），德国物理学家、政治家，就读于莱布尼兹和莱顿大学，曾于1646年～1676年间任马德堡市市长。就任之后，兢兢业业地工作，不遗余力地架建桥梁，建造要塞。此外，他亲自动手种田，以生产当时奇缺的粮食。
作者：魏德勇
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