梳头时的“淅淅”声
冬天，当我们用塑料梳子梳头发时，往往能听到轻微的“淅淅”声，如果在暗处，有时还可以看到微弱的火花，这是为什么呢？
原来，当两个物体相互摩擦时，一方面它们紧密地接触在一起，另一方面摩擦使两物体的温度升高，物体原子中电子的运动加剧。因而会有更多的电子脱离原子核的束缚，并在两物体间移动。由于两物体原子中电子的活泼程度不同，因而摩擦过程中，其中一物体中会有更多的电子转移到另一物体中去。这样，失去电子的一方带上了正电，而得到电子的另一方带上了负电。于是带上电的物体就能够吸引轻小纸屑了。
现在再来解释前面提到的冬天梳头时出现的现象就容易了，梳头时，梳子与头发摩擦起电，带上了异种电荷。当梳子再一次接触头发时，就会放电，从而发出“淅淅”的轻微声音，如果是在暗处，还可能出现微弱的火花。
在我们的生活中，经常会出现摩擦起电现象。在干燥的冬季，有时我们会在一天当中多次“挨打”。比如，早晨我们坐汽车去上班，当身体滑过汽车坐垫时，会被电“打”一下；回到家里，当我们悠闲地走过地毯时，又是一下；晚上临睡前，当我们脱毛衣时，还会来第三下，此时如果是在熄了灯的房间里，还能看到很亮的闪光。另外，在我们开门时，手指也经常会被电“打”。这些都是摩擦起电、正负电荷间放电的结果。
如果是在夏天或较潮湿的地方，这种“挨打”的事情就比较少了。这是因为在空气中悬浮的水珠对电荷具有一定的吸附作用，从而使摩擦后的物体及空气中的电荷减少。
摩擦起电有时会给我们带来危害，因而人们想出了各种办法来加以避免。
大家都知道，运油车的车尾总有一根铁链拖在地上，这就是人们为了避免摩擦起电给我们带来危害而特意安装上的“尾巴”。
运油车里装着汽油，在它开动的时候，汽油会不停地晃动，于是它与油槽壁间发生冲撞和摩擦，使油槽带电。汽车的轮胎是橡胶的，橡胶是绝缘体，因而油槽里产生的电荷不可能通过轮胎传到地下。这样，电荷就会积聚起来，有时甚至会发出电火花。汽油是极易燃烧的物质，遇到火花，很容易发生爆炸。另外，空气中有些灰尘也带有微量的电荷，它们往往会把电荷传到其所停留的物体上。汽车在行驶时，灰尘扬起，会积累在汽油车上，积累多了，就更增添了发生爆炸的危险。因此，人们在油车尾部安装一条铁链，并使其拖在地上，以便把车上产生的电荷随时传到地下，使其不能积蓄起来，以免发生爆炸。
类似的例子在生活中还有不少。比如：在充满易燃、易爆气体、粉尘的地方，一串金属钥匙掉地摩擦产生的电火花，就足以引发爆炸燃烧，所以当人们进入这样的地方时，必须接受严格的检查，交出一切金属物品，以除隐患。
可见，科学能够帮助我们认识许多现象，并使我们能够更好地保护自己。
电阻与温度
我们知道，一切导体都有阻碍电流的性质，这种性质叫电阻。我们还知道，导体的电阻是导体本身的一种性质，它的大小决定于导体的长度、横截面积和材料。
当我们用伏特表和安培表测量导体的电阻时，发现如果待测物是小灯泡，那么当灯泡两端取不同的电压时，测量出的电阻值也不同，超出了误差允许的范围。这是为什么呢？
为了弄清楚这个问题，我们先来看两个小实验。
实验一：把一破损日光灯的灯丝与一小灯泡串联，接入电路中，接通电源使小灯泡正常发光，用火柴烧日光灯的灯丝，会发现小灯泡明显变暗，移开火柴，小灯泡又恢复正常发光。
实验二：把实验一中的日光灯丝换成一镍铬合金，重复上述实验过程，我们会发现小灯泡亮度没有明显变化。
实验一中小灯泡变暗，是因为日光灯的灯丝受热后，其温度升高，电阻变大，导致小灯泡分配的功率减小的缘故。实验二中的镍铬合金丝的温度也升高了，但小灯泡的亮度没有明显变化，一定是镍铬合金丝的电阻没有明显变化。可见，导体的电阻与温度有关，而且不同材料的导体，其电阻受温度的影响是有区别的。
当温度发生变化时，材料的电阻率、导体的长度和横截面积均要发生变化，多数纯金属当温度变化1℃时，电阻率就变化0.4%，而导体的长度一般只变化0.001%。因此，在考虑金属导体电阻随温度变化时，我们就可以忽略导体长度和横截面积的变化。也就是说电阻随温度变化是由于电阻率随温度变化的缘故。纯金属的电阻率随温度的变化比较规则，当温度的变化范围不大时电阻与温度之间近似的存在着如下关系。
ρ=ρ0（1+at）
式中，ρ表示t℃时的电阻率，ρ0表示0℃时的电阻率，α叫做电阻的温度系数，单位是1/度，不同材料的电阻温度系数不同。有些合金的电阻温度系数特别小，所以用这些合金丝绕制的电阻受温度影响极小，常作为标准电阻来使用。
早在很久以前，荷兰物理学家昂内斯，在将水银冷却在-269℃（4.173K）时，水银变成了固体，当再测量电阻时，竟发现水银的电阻突然消失了！这是有史以来第一次发现金属没有电阻的现象，科学家把它叫做超导。
如果用超导体材料做成一个闭合回路，那么在这个回路里一经产生感应电流就可以永远保持着。超导体材料除了电阻消失外，还具有一系列其他独特的物理性质。如果在室温条件下实现超导，电力储藏装置、无损耗的直流送电、超强电磁铁等将成为现实。就人类历史而言，实现室温条件下超导，其作用和地位可以与铁器的应用相媲美。但是在超导现象发现后的八十多年里，超导性没有获得多少应用。这是因为在此期间发现的所有超导体的转变温度太低，必须在液氦（4.2K）温度区才能工作，而氦液化需要复杂的设备和技术，成本太高，不宜大规模应用。
1973年，科学家们找到了铌三锗这种转变温度为23.3K的材料。1986年4月，瑞士科学家柏诺兹和谬勒首先发现了钡镧铜氧多相氧化物的转变温度有可能达到30K。1986年底至1987年初，在高转变温度超导材料研究上，世界范围内出现了戏剧性的重大进展。美籍华裔朱经武率先获得98K超导体，我国科学家赵忠贤获得100K以上超导体，日本科学家开发出123K超导体。
科学家预言，随着超导技术的不断发展，科学上的一个巨大变革的时代正在到来。
电并不一定什么时候都可怕
当我们看到有些鸟儿或是过路的燕子悠闲地停在裸露的高压线上，叽叽喳喳唱个不停的时候，可能会为它们捏一把汗。可我们却看到这些鸟儿叽喳了一阵之后，安全地飞走了。
那么鸟儿站在电线上为什么不会发生危险呢？其实道理很简单。大家都知道，家里安装的电灯有两条电线，一条接地的叫作地线或零线，另一条不接地叫作火线或相线。只有在灯头和这两条线都接通的时候，灯泡才有电流通过而发光；如果只接一条线，电路不通，灯泡就不会发光。停在电线上的鸟儿也只接触一条电线，因而电路不通，它们不会触电。也正是由于这个道理，一些有经验的电工师傅在穿好绝缘鞋与地面绝缘后，可以带电操作，此时只要他们不同时接触两条电线，就不会发生危险。与此相反，当人站在地上而身体触到高压线时，电路接通，因而会有电流通过身体而发生触电事故。这一点应引起我们的重视。
其实，当某人触到高压线时，起初电流较小并不足以致死。但由于电流流过手部肌肉使其收缩而握紧导线，时间一长，皮肤的电阻减小，会使电流达到0.1安培以上，而对我们来说，电流强度在0.1到0.2安培之间是最致命的，因为这个电流量能引起心肌纤维震颤，其结果是血流停止，并迅速导致死亡。因而当发现有人“冻结”在一根电线上时，我们应借助绝缘物质使其尽快与导线分离，以尽量挽救其生命。
摩擦起电
经过摩擦的钢笔杆、塑料尺能吸引碎纸片；用塑料梳子梳头，头发会随着梳子飘起来；穿、脱化纤衣服时，能听到轻微的噼啪声，在暗处还能看到小火花。这些都是一种带“电”现象。
最早发现“电”现象的是古希腊人。他们在加工琥珀等装饰品的过程中，发现了一个奇怪现象：刚刚磨制过的琥珀能吸引毛发、线头等小东西。当时谁也解释不了这种现象。因为它是发生在磨制后的琥珀上，所以把这种现象叫做“琥珀之力”。后来由希腊文“琥珀”一词演变出“电”这个新词。
这种“电”现象是由于摩擦引起的，人们就叫它“摩擦起电”。这件事引起了学者们的注意，许多人开始研究“摩擦起电”，还制造出各种形式的电器来进行实验。科学家们发现，摩擦产生的电是不流动的，因此，把它叫做“静电”，或者“静电荷”。
电荷有正电荷、负电荷两种，它们同性相斥，异性相吸。静电荷总是向四面八方伸出无形的“手”，它能够把跟自己性质相同的电荷推开，把跟自己性质不同的电荷拉过来。带电体就是通过静电场的作用，使靠近它的导体中的正、负电荷发生分离，并把同于自己的电荷赶到远离自己的一端，把不同于自己的电荷吸引到靠近自己的一端，这时导体对外显示出电性；把带电体移去，导体里的正、负电荷又回到原来的位置，对外不显电性了。
这种带电体不接触某导体而能使导体暂时带电的现象，叫做“静电感应”。云层在飘浮的过程中，由于摩擦就带上了电，在它的周围形成了电场，使电场内的导体感应起电。这就是那位科学家“怒发冲冠”的秘密。
为什么物体摩擦后会带电呢？这得从物质的内部结构说起。
我们知道，物质是由原子或分子组成的。原子的中心有一个带正电的原子核，围绕原子核旋转的是带负电的电子。在正常情况下，原子核所带的正电荷数跟核外电子所带的负电荷数相等，整个原子呈中性，对外不显电性。因此，由原子组成的物体通常情况下是不带电的。
当两种物体相互摩擦时，一种物体中的电子因受原子核的束缚较小，跑到另一个物体上去，使得到电子的物体由于其中的负电多于正电，显出带负电，失去电子的物体由于其中的正电多于负电，因而显出带正电。这就是摩擦起电现象。
电荷的流动
在实践中人们发现，铁、铜、铝等金属和盐、碱的溶液都能够传导电荷，这类物质叫导电体；而橡胶、陶瓷、玻璃等却不能传导电荷，这类物质叫绝缘体。
导体能把电荷从一个地方转移到另一个地方，电荷沿着一定方向移动就形成了电流。是什么使电荷流动呢？
产生电流需要三个条件：一要有电荷；二要导线两端的电位高低不同，以便形成电位差（即形成电压）；三要把电路接通。三者缺一不可。
电流在导体里流动的时候，它的流向、速度都有规律。
人们在对电流研究的初期阶段，根据水流形成的原理，认为电流也是从高电位流向低电位的，也就是从正极流向负极。随着科学水平的提高，科学家们进一步认识到，金属中出现电流实际上是自由电子移动的结果。它是从负极流向正极，和当初规定的电流方向恰恰相反。但现在仍沿用习惯从正流向负。
电荷的多少叫做电量，它的单位是库仑。物理学中规定，一秒内通过导体横截面的电量叫做电流强度，它的单位是安培。
电荷的传导速度是指电场的传播速度，经过实验测量，它和光的速度一样，也是每秒30万千米。
要想得到持续的电流，必须有一个不断提供能量的装置，这样的装置叫做电源。于是产生了各种各样的电池，来充当提供电能的电源。
电池为什么能发电？原来，铜板和锌板插入酸、碱、盐的水溶液中，会发生化学变化。锌比铜活泼，容易失去电子，在锌板失去部分电子后，它和铜板之间产生了电位差（电压）。当用导线把两个极板连接起来的时候，在这种电压的作用下，电子就由锌板通过导线流向铜板，形成了电流。只要化学变化不断发生，导线就有持续电流通过。
电流通过导体的时候，导体对它有一定的阻碍作用，人们把这种阻碍作用叫做导体的电阻。
科学家通过精密的实验测得：导体电阻的大小跟导体的长度成正比，跟导体的横截面积成反比，还跟导体的材料有关。这个规律叫做电阻定律。
不同材料制成的导体，电阻大小不相同。例如，长短、粗细都一样的导线，铜线的电阻比较小，铝线的电阻稍大，而铁线的电阻更大。
我们已经知道，电压是形成电流的原因，电阻是导体对电流的阻碍作用，那么导体中电流的大小（电流强度）跟它两端的电压和它本身的电阻有什么关系呢？
德国的物理学家欧姆经过反复的实验和细心的研究，终于在1827年找出了电流强度跟电压、电阻之间的关系：导体中的电流强度跟这段导体两端的电压成正比，跟这段导体的电阻成反比。这个规律叫做欧姆定律。写成公式就是：
电流强度I（安培）=电压U（伏特）电阻R（欧姆）
为了纪念欧姆的伟大贡献，就用欧姆的名字作为电阻的单位。
做功和电功率
我们知道，电流从灯丝中通过时，电能就转化为内能和光能；电流通过电动机时，电能转化为机械能和内能；电流从电炉通过后，电能就转化为热能。通过各类电器把电能转变成其他形式的能，这就是电流做功。
通常情况下，电流通过导体以后，导体都会发热，我们称这种现象为电流的热效应。导体的电阻越大，热效应就越强。比如，电炉的炉线，就是电阻值很大的电阻线。还有电烙铁、电熨斗等都是同样的原理。
给人们提供热能的电器，它发出的热能越多越好。而有些电器，却要尽量让它少发热，如电动机、电风扇、电冰箱、电视机等。
电能还能转变成光能，制成实用的照明用具。
世界上最早利用电流发光的装置，就是1802年俄国人雅布洛奇科夫设计的电烛。但是，由于它消耗的电流多，产生的热量大，发出的光很刺眼，所以做一般的照明用具很不理想。
1804年，英国人格罗夫，把白金丝密封在真空的玻璃泡中，造成了一种电灯泡，能够发出柔和的光线。因为白金的电阻不大，很难做出理想的灯丝，所以也没有实用价值。
对此贡献最大的当数美国的大发明家爱迪生，他把稻草、杉木、亚麻、纸等许多种材料制成炭丝来进行试验，终于发现用棉线制成的炭丝效果最好，灯泡的寿命可达几百小时。
1880年，爱迪生又发明了炭化竹丝灯，这种灯的效果更好，能连续使用1000多个小时，受到人们的普遍欢迎。现在，白炽灯的灯丝已是钨丝了，它的性能比竹丝更好。
电能的转化说明了电热和电光是密切联系的。但是，在白炽灯中，大部分电能在发热中浪费了，只有9%左右的电能变成了光。
科学家们为了节约电能，制造了一种能发冷光的物质——荧光粉。
把荧光粉涂在玻璃管的内壁上，管内两端装上钨丝做的电极，把管内的空气抽掉，再给管里充入少量的水银和氩气，然后把玻璃管的两端密封起来，就制成了一只荧光灯管。通电以后，水银蒸气放电，发出人眼看不见的紫外线。紫外线射到荧光粉上，荧光粉就发出可见光。如果用卤磷酸钙做荧光粉，就发出白色的光，和日光差不多。所以，人们习惯称之为日光灯。
日光灯通电发光以后，温度不到50℃，消耗的电能比较少，但是它的发光效率却是白炽灯的四五倍，寿命也比白炽灯长，一般可以使用两三千小时。
以上讲的能量也就是电功。电功是用焦耳来做单位的，用单位时间内所做电功的多少来表示做功的快慢。通常人们是用电流在一秒钟内所做的功来比较做功的快慢，这就叫做电功率，它的单位是瓦特或千瓦。
奇妙的电磁感应
人类认识电磁现象是从发现天然磁体开始的。早在2000年前，我国就有人发现了一种能吸铁的“石头”，这就是磁铁，俗名“吸铁石”。
奇妙的电磁感应后来人们又发现，一个自由旋转的磁体，在静止的时候，总是停在南北的方向上，一端指南，一端指北。我们把指南的一端叫S极，指北的一端叫N极。
磁被发现很早，但是，直到19世纪初，人们对它的认识还是比较肤浅的。磁究竟是什么东西？它是怎样产生的？磁性又是怎么来的？科学家们进行了实验和研究。
在研究中，人们根据闪电现象把铁钻变磁铁的原因跟“电”联系起来了。最早探索这一现象的是丹麦物理学家奥斯特。
1819年冬，奥斯特在做实验时发现了一个奇妙的现象：放在通电导线旁边的磁针发生了偏转，断电后它又回到原来的位置。到底是什么力量使磁针发生偏转呢？奥斯特想到了电流。他又进一步分析、研究这种现象，终于在1820年7月发表了他的研究成果：导体中的电流在导体周围产生了一个环形磁场。这种现象叫做电流的磁效应。
此后，科学家们在这一基础上还发现，不但电流能产生磁，而且磁也能产生电流。这为电动机和发电机的发明创造奠定了理论基础。
法国物理学家安培在实验中找出了电流形成磁场的规律。直线电流的方向和它的磁力线方向之间的关系可用安培定则来判定：用右手握住导线，让大拇指所指的方向跟电流的方向一致那么弯曲的四指所指的方向就是磁力线的环线方向。因此，安培定则也叫做右手螺旋定则。
1822年，法国物理学家阿拉戈发现，通电的线圈放到铁屑上，能把许多铁屑“粘”起来；断开电流，铁屑就立即脱落。同时，他还发现，在线圈中插入铁心，能大大增强线圈的磁性。这就是最早的电磁铁。
电流可以产生磁场，那么，反过来把电流放到磁场中，将会发生什么现象呢？
通过通电的线圈在磁场中受力情况的实验，说明电磁铁的磁场跟另一通电线圈所产生的磁场也像两块永久磁铁那样，是异名极相吸，同名极相斥的。
通电导线在磁场中受力的方向，跟导体中电流方向、磁场方向（磁力线的方向）之间有一定的关系。它们之间的关系可以用左手定则来判断。
即伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在一个平面内。把左手放入磁场中，让磁力线垂直穿过手心，并使伸开的四指指向电流方向，那么，拇指所指的方向就是通电导线在磁场中的受力方向。
既然通电的导体能够产生磁场，那么，能不能利用磁场来获得电流呢？不少科学家对这个问题进行了大量的实验探索，首先获得成功的是英国的物理学家法拉第。
法拉第从实验中认识到：静止导线中的电流，只有在变化的时候，才能在另一根静止的导线中感应出电流；而静止导线中的稳定电流，不能在另一个固定导线中感应出电流来。于是，他得出了一个基本原理：变化的磁力线能使闭合电路中的导体产生电荷。
但是，导线相对于磁体的运动，并不是在任何情况下都能产生电流的，它要符合一定的条件。闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁力线的运动时，导体中才能产生电流。
由实验得知，导体运动的方向、磁力线的方向和感应电流的方向之间的关系，可以用右手定则来判定：伸开右手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都跟手掌在一个平面内。把右手放入磁场中，让磁力线垂直穿入手心，大拇指指向导体运动的方向，那么其余四指所指的方向就是感应电流的方向。
为了获得实用的持续电流，人们应用电磁感应的原理，制造了发电机。法拉第的圆盘手摇发电机，可算是最早的发电机。这种发电机，能产生一种大小和方向都不变的持续电流，我们把它叫做直流电。不过这种发电机产生的电流很小，不实用。实际的直流发电机，结构要精密得多，功率也大得多。
还有一种能够产生持续电流的发电机，它使用一个矩形金属线框绕着垂直于磁力线的轴匀速转动，就能感生出电流来。根据右手定则可以判断出，线框转动一周，感应电流的方向要改变一次。同时，由于转动的过程中在不同的位置线框切割磁力线的多少不同，感生电流的大小也不同。
所以，这种发电机发出的电流，大小和方向都在不断地做周期性变化，我们把这种电流叫做交流电。在生产和生活中，交流电应用最广泛。经过整流以后，交流电可成直流电。
直流电和交流电产生的途径不一样，两者在性质上也有明显区别。
直流电的磁场是稳定的，交流电的磁场强弱和方向都在不断地变化。
直流电和交流电的传导方式也有所不同。直流电是在导线的整个截面上流过，也就是说导体的截面积越大，通过的电流越大。而交流电就不同了，因为它周期性改变着大小和方向，所以在导体中传导的时候，有沿着导体外层流动的趋势，这就是交流电的集肤效应。
而且交流电频率越高，这种集肤效应就越明显。因此，一些频率达到几千周或者几万周的交流电，它们用的导线往往做成空心的或者管状的，就是这个缘故。
鸽子千里能识途
大家知道，鸽子放到几百公里甚至一二千公里以外，仍能飞回家去，其奥妙何在呢？
你也许会说是鸽子的眼神好，记忆力惊人。但有人做过试验：把鸽子装在严密遮挡的笼子里，并带到一个陌生的地方放飞，它们仍能轻而易举地飞回家。
有人还做了这样的试验：在鸽子头顶和脖子上绕几匝线圈，以小电池供电，令鸽子头部产生一个均匀的附加磁场。当电流顺时针方向流动时，在阴天放飞的鸽子就会向四面八方乱飞。于是人们揭开了这个谜：是地球磁场对鸽子辨别方向起到了重要的作用。
事实上，地球磁场是较弱的，其磁感应强度仅有永久磁铁的万分之一，但有些飞禽、昆虫等小动物，对磁场有非常灵敏的探测能力，鸽子便是其中之一。
鸽子体内的电阻大约1000Ω左右，当它在地球磁场中展翅飞行时，会切割磁力线，因而在两翅之间产生感生电动势。鸽子向不同方向飞行时，切割磁力线的角度不同，所以产生的感生电动势也不同。这样，鸽子体内灵敏的感受器官即可根据感生电动势的大小来判别其飞行方向。
现在请再来想给鸽子加附加磁场的实验：当给鸽子加上那个磁场时，由于总磁场发生了变化，使鸽子原有的一套判别方向的经验失灵，因此在阴天它们就会漫无目的地乱飞了。其实，地球磁场并非鸽子惟一的导航罗盘，在晴天放飞时，即便加入上述附加磁场，鸽子依然能定向飞行。这是因为鸽子能检测偏振光，在晴天它能根据太阳的位置来选择特定的飞行方向，并由体内生物钟的移动进行相应的校正。
除鸽子外，甲虫、蜜蜂、苍蝇、鱼、白蚁、蜗牛等也都能检测出地球磁场。其中蜜蜂的检测能力最强，它对于仅有地球磁场几千分之一的磁场也能灵敏地作出反应。
自动门的自动原理
在许多高级商厦或大厅前，都装有一种能自动开关的门。当人走向它时，门会自动打开，等人进去后，它又自动关闭。真是太奇了！它怎么知道有人要进去？又是什么力量把门打开的呢？其实，最早的自动门在3000年以前就有了，只是比现在的复杂得多。
在科学发展的今天，自动门的种类越来越多，构造也越来越简单。它们以不同的方式感受人的到来和离去，最后又都通过电的力量把门打开或关上。
最常见的自动门是地毯式自动门。
这种门是在门前放一块地毯，地毯下面有一条电线与电源相连。当人往地毯上一站，地毯的重量便增加了，于是电源接通，把门打开；人进去后，地毯上的重量减少了，电源断掉，过了几秒钟后，门便自动关上。
生活中处处存在的电
大自然中有两种电，一种叫正电，另一种叫负电，（也分别叫做正电荷和负电荷）。同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。像大自然的双生子一样，经过摩擦的两个物体，会同时分别带上数量相等、正负相反的电荷。由于异种电荷相互吸引，经过摩擦后的两个物体就相互吸引了。梳头时梳子吸引头发就是因为梳子和头发经过摩擦分别带上了正电和负电的缘故。
经过摩擦产生的正电和负电的量如果足够多，它们之间就会产生很高的电压，可以达到几千伏（“伏”是电压的单位。家庭用电的电压是220伏，电动理发推子的电压才36伏）。这时两种正负电荷会通过物体间的空气吸引复合在一起。这种复合叫正负电的中和。中和以后，物体就不带电了。两个物体带的正负电的中和过程叫放电。放电有时是很激烈的。脱衣、梳头时发出的火花和劈啪声就是正负电激烈中和的表现。
并不是任何两个物体经过摩擦都能带电。拿一根金属棒，如铁棒或铝棒，在衣服上摩擦几下，金属棒并不吸引轻小物体，说明金属棒经过摩擦并没有带上电荷。这是因为金属棒能传电，人体也能传电。能传电的物体叫导体。金属棒经过摩擦即使带上了电荷也会通过人手传到人身上或进而通过人体传入地下。这样金属棒经过摩擦就带不上电了。与此相反，梳子和干燥的头发不能传电。它们叫绝缘体。通过摩擦在它们上面产生的电就不会传走，而且越集越多，因而就能显出电性，如相互吸引或吸引轻微物体了。这种呆在物体上而不走失的电叫静电。
不要小看摩擦生电时产生的火花。它有时会引起很大的灾难。报上登过这样一件事。一个工厂的家属宿舍里一位考人用煤气烧水洗澡。浴后老人穿上尼龙袜，因为穿的不合适又脱下来。就在袜子离开脚的一瞬间，一声巨响，引起一场大火。工厂出动九辆消防车才把大火扑灭。这时老人已被烧死。查找原因时，原来是烧水的时候煤气大量泄漏，充满了房间，老人脱袜时摩擦产生的静电火花引起了煤气的爆炸。
还有一则报导。在一个液化石油气供气站，两位女工正在向瓶内充气，其中一位女工头戴尼龙纱巾。当她转身用手解下尼龙纱巾时，突然发生爆炸。经调查，认定是该供气站漏气严重，通风又不好，以致室内石油气浓度过大。这位女工解下尼龙纱巾时，纱巾与头发摩擦产生了火花。这火花就是引起爆炸的罪魁祸首。
使用煤气或液化石油气时要小心静电火花啊！
揭开雷电的奥秘
世界上所有的民族，对雷电都曾有过一种本能的恐惧。在古老的神话中，都把雷视为“上帝之火”，是天神发怒的结果，也是对人的惩罚与警告。
美国科学家富兰克林不相信这些说法，为了搞清雷电是怎么回事，他对天空中的闪电和莱顿瓶产生的电火花进行了长期的观察、分析、对比和研究。终于揭开了雷电的秘密，并找到了征服雷电的办法。
在富兰克林研究莱顿瓶放电现象时，他的妻子丽都一天不小心碰上了莱顿瓶，噗的一声，莱顿瓶放出了电火花，丽都被电击了一下，浑身发麻，脸色苍白，好久才恢复过来，这使富兰克林想起了被雷电击中的人。他发现雷电和莱顿瓶的电非常相似：都有电火花，都有硫磺一样的气味，都能被金属传导，都能发出霹雳声或爆炸声，都能使易燃物质起火。他猜想，天上的雷电，也是一种放电反应，雷雨时的云层，实际上是一个巨大的莱顿瓶。
为了证实自己的想法，富兰克林进行了历史上著名的“费城实验”。
1752年7月一个雷雨交加的白天，在美国费城郊外一间四面敞开的小木棚下，富兰克林和他的儿子威廉，将一只用丝绸做成的风筝放上了天空，企图把空中的雷电引下来。风筝的顶端拴了一根尖细的金属丝，作为吸引电的“先锋”，中间是长长的绳子，绳子打湿以后可以导电，绳子的末梢系上了绝缘的绸带，绸带的另一端则在试验者的手中，在绸带和绳子的交接处，挂上一把钥匙，作为断电器。只要保持手中绸带的干燥，就不会传导雷电而造成触电。于是，富兰克林小心翼翼地站在一个棚子下面放起了风筝。
随着一道长长的闪电，风筝引线上的纤维纷纷都竖立起来，富兰克林心里一阵高兴，他将手指慢慢靠近线绳下端的钥匙，在钥匙和他的手指之间立即产生了电火花，他的指头感到发麻。这种情况与实验室里放电时产生火花和发麻感觉一样。他拿了一个没有带电的莱顿瓶，将莱顿瓶上的铜棒与风筝上的钥匙接触，莱顿瓶也带上了电。
“费城实验”的结果，令人信服地证实了天空中的闪电是一种电火花，云层中产生的电与实验室里产生的电是一样的。
富兰克林的“费城实验”很快传遍了世界，当富兰克林的实验传到俄国彼得堡后，俄国科学院院士利赫曼教授也对雷电现象作了大量的研究。1753年夏天发生了一件不幸事件，利赫曼在实验室做实验时，看到雷雨欲来，便匆匆赶回家，准备观察仪器指针有什么变化，不幸被雷电击中而身亡，成为这门新学科的第一位献身者。这不幸消息使富兰克林十分难过，也促使了他加快了对雷电应用的研究。
在后来的实验和观察中，富兰克林发现，电荷易被尖形的金属棒吸收，他想：天空的闪电与摩擦而产生的电有许多相同之处，会不会也有这种特性呢？
富兰克林决定制作一个避雷装置。他想，雷电是可以引导下来的，如果在屋顶上安上一根容易吸收电荷的尖形金属棒，再在金属末端系上一条金属线，直通到地下，这样，金属棒在遇到带电的云块时，就能借助金属线把电传入地下，避免了电荷在房子顶端大量集聚，从而使屋子免遭雷击。
富兰克林决定在自己居住的房子屋顶搞这项实验。试验成功了，世界上第一套避雷装置就这么诞生了。由于这个装置带有一个针状铁棒，富兰克林把它取名为“避雷针”。
避电针使无数建筑物免于雷电之灾。雷电，这种百万年来使无数人恐怖的东西，终于被人类用实验和理性揭开了它的奥秘，并找到了战胜它的办法。
人类终于认识了雷电，征服了雷电。
磁的性能和利用
早在春秋时期，矿工们在铁矿的开采与加工过程中，常常接触到磁铁矿，注意到了磁的奇妙的吸铁性能。古人把磁石吸铁喻为慈母对子女的吸引。故汉以前多把磁石写作“慈石”。
传说秦始皇统一中国后，在陕西咸阳建造了一座很大的很华丽的阿房宫，用大块大块的磁石建造北阙门，以防备刺客。
到了晋代，磁性已在军事上加以利用。晋代名将马隆的军队曾与羌人作战。羌人身被铁甲，勇悍异常，马隆军队伤亡很大。马隆于是心生一计：在一条狭窄的小道两旁堆放了大量磁力很强的磁石，命自己的士兵只穿皮革制的护身衣。一日激战，马隆军佯退，把羌人引上这条小道，乍一上道，羌人顿感行动艰难，却见马隆军进退自如，行动敏捷，不明何故，以为神助，大为惊恐，争先逃命，马隆因此大获全胜。
在医药上，古人也利用了磁的性能。古人不仅认识到了磁能吸铁，还认识到了磁能治病。战国时，医药上已有利用磁石作内服药治病的记录。此外，磁还被作为外用“药”：当小儿误吞铁针，即用一枚枣核大小的磁石磨光滑，并钻一小孔，以线穿引，让小儿吞下，可把铁针吸出。南宋时，有个医生用磁治疗耳聋：用黄豆大一枚磁石，以棉花包着塞到患者耳朵里；另用一块铁含在口腔内、这时耳朵里呼呼作响，犹如急风骤雨，这样，耳朵就会恢复听力。
另外，古人还利用磁性进行创造发明。战国时期，古人利用磁指南的特性，制造了“司南”。西晋时，出现了一种“指南鱼”在北宋时已应用于军事方面。北宋时，我们的祖先发明了指南针。很快变成了海上交通导航的主要工具，甚至被视为人舟存亡之所系。指南针的发明和使用，克服了海上航行的重重困难，促进了航海事业的发展。以后哥伦布发现美洲大陆，麦哲伦环球航行，如果没有指南针，那是很难设想的。
指南针能指示方向的原因
一个小小的指南针，无论你把它放在什么地方，它总是固执地一头指向南，一头指向北。难怪在茫茫沙漠中，在无边无际的大海上，人们要依靠它辨别方向。
我们居住的地球，其实是一个巨大的磁铁。它与生活中普通的小磁铁没有什么区别，也有两极，N极在地球北极附近，S极在地球南极附近。磁体还有一个共同的特点：相同的两个极互相排斥，不同的两个极互相吸引。所以，地球上的任何磁性物体，都会受地球这个大磁块的影响，把它们的S极指向地球N极，而N极则指向地球S极。
因此，正是我们的地球，紧紧吸引着用天然磁铁磨成的指南针，使它永远一头指向北方，一头指向南方。
摩擦生电分析
细心的同学们一定注意过，大街上卖气球的老先生会在墙上粘很多气球，而且一个也掉不下来。怎么回事？原来，卖气球的老先生先用气球在身上摩擦几下就行了。
为什么摩擦几下就行了？原来，摩擦是能产生电的。
在自然界中存在着两种电：一种叫正电，另一种叫负电（也分别称为正电荷和负电荷）。且同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。经过摩擦的两个物体，会同时分别带上数量相等、正负相反的电荷。
由于异性相吸，故此经过摩擦后的两个物体就相互吸引了。
经过摩擦产生的正电和负电的量如果足够多，它们之间就会产生很高的电压，可以达到几千伏。
停止摩擦后的正负电荷会通过物体间的空气吸引复合在一起。这种复合叫正负电的中和。中和以后，物体就不带电了。
两个物体的正负电的中和过程叫放电。
并不是任何两个物体经过摩擦都能带电。拿一根金属棒，如铁棒或铝棒，在衣物上摩擦几下，金属棒并不吸引轻小物体，说明金属棒经过摩擦并没有带上电荷。
这是因为金属棒能传电，人体也能传电。能传电的物体叫导体；反之，则叫绝缘体。
通过摩擦在绝缘体上面产生的电不会传走，而且越集越多，因而就能显出电性，如相互吸引或吸引轻微物体了。
这种呆在物体上而不走失的电叫静电。
同学们千万不要小看摩擦生电时产生的火花，稍不注意，就会带来意想不到的后果。
两个物体经过摩擦为什么会产生两种电呢？
这是因为两个物体中本来就有两种电，不过没有显示出来。摩擦的作用只不过是使它们里边的正负电分开而已。
自然界的所有物质都是由原子组成的，一厘米的长度要排列上亿个原子！
一个原子的中心是一个原子核，它的体积只占整个原子体积的一千万亿分之一。原子核又是由不同数目的中子和质子组成的。中子不带电，质子都带正电。
在原子内部，原子核外的广大空间还有运动着的电子。电子不到质子的万分之一。每个电子都带一样多的负电。
摩擦使调羹带电不同类的原子，它们的原子核内的中子和质子数不同，核外的电子数也不同。但是，在同一个原子中，核内质子数和核外电子数是相同的。一个质子和一个电子带的电量一样多，只是正负相反。这样，一个原子从整体上说，正负电量正好抵消，就不显电性了。
在一个原子中，原子核内质子带的正电和核外电子带的负电相吸引，就组成一个稳定的整体。但离核比较远的电子受核的吸引力较小，一旦受到外界干扰，就容易脱离它所属的原子核。
不同类的原子中，核对较远的电子吸引力也不同。有的原子的核外电子容易走失，有的则不然。
当两个物体相互摩擦时，由于靠得非常近，相互对对方的原子中的电子产生干扰。由于两个物体的原子吸引对方的电子的力量不同，电子就会从一个物体转移到另一个物体。
于是，一个物体的电子就比正常状态多了，它整体上就带负电了；另一个物体的就少，相对地就带正电了。
不过，摩擦生电并不是真正意义上生出了两种电荷，而只是物体中原来就有的两种电荷重新分配了一下。
导体与绝缘体
知道原子内本来就有正负电，也就容易明白导体和绝缘体的区别了。
拿金属来说，它的每个原子核外有一两个电子离核很远，受核的正电的吸引力很小，以致这些电子可以脱离自己所属的原子核在导体内乱跑。这种电子就叫自由电子。大量自由电子的存在是金属成为导体的原因。
食盐水和不纯净的水也是导体。这是因为水中溶解有不同类的原子，有的原子失去了一个或几个电子变成了带正电的原子；另一些原子得到，就变成了带负电的原子。带有正电或负电的原子叫正离子或负离子。液体能导电就是因为其中有大量正离子和负离子的缘故。
气体，如空气，一般是不导电的，因为原子组成的气体分子都是中性的。但在一定条件下，中性分子也会由于失去或得到电子而成为带电的离子。这时气体也就变成导体了。
与导体相反，在橡胶、陶瓷、干木材、一般塑料、玻璃等的原子中，电子都被各自的原子核吸引得紧紧的，只能在核周围运动，不能在整个物体中自由移动。它们便成了绝缘体。
电场
尽管静电有很大的危害，但只要寻根求源，掌握其规律，是可以避免或减弱静电带来的危害的，而且还可以变害为利，使静电为人类做贡献。汽车制造业中的静电喷漆技术，学校、机关使用静电复印机都是很好的例子。
不论是摩擦生电还是感应起电，并不是真的“产生”了电，只不过是物体内本来就有的正负电荷，通过摩擦或感应分别集聚从而显示出了电性。
但是，自然界确实也存在从没有任何电荷而产生电荷的过程，并且也还存在相逆的过程，即电荷消失。
带电的粒子总是成双成对存在的，电子带负电。还有一种电子，它和带负电的电子别的方面都一样，就是带有正电荷，而且所带正电荷的电量和电子带的负电荷的电量一样多。这种带正电荷的电子叫正电子，或者反电子。
与此相似，自然界还存在反质子，它和带正电的质子别的都完全一样，只是带等量的负电荷。
每一对电子和反电子，质子和反质子如果相遇，就会相互吸引、结合而变成不带电的粒子。这种不带电的粒子叫光子，它是构成光线的粒子。粒子和反粒子相遇合成不带电的粒子，这样电荷就消灭了。这种现象叫对的湮灭。
相反，在一定条件下，光子又会同时变成一对粒子和反粒子，产生一对电子和反电子，或一对质子和反质子。这样，就从没有电荷产生了电荷，这种现象称为对的产生。
不过，不管是电荷产生，还是电荷消灭，都是一正一负成对发生的：产生时成对产生，消灭时成对消灭。
正因为这样，对于一定范围的物体来说，它带的总电量，即正电量和负电量的总的代数和，是不会改变的。
即使发生了电荷的产生或消灭，因为总是一正一负成对地产生和消灭，这种过程并不会影响总电量。
物体的总电量总是保持不变，这是关于电荷的一条基本的自然规律，叫电荷守恒定律。
同性相斥，异性相吸。但是，相隔一定距离的两个电荷是如何相互吸引或相互排斥呢？
170年前，英国科学家法拉第根据前人中间媒介传递相互作用的思想，提出两个电荷之间的相互作用不是超距作用，而是通过一种中间媒介实现的。他把这种中间煤介叫做“电场”。因此，他的关于电荷的相互作用的方式是
甲电荷 电场 乙电荷
法拉第认为任何一个电荷的周围都存在着与它相联系而共存的电场。
一个带电体能使它周围的一个导体感应带电，就是因为导体处于带电体的电场中，“感应”的作用实际上就是电场对导体内的自由电子的作用。
电荷是通过电场相互作用的。
不过，电荷周围的电场是看不见的，它的存在是用它对另外的电荷的作用力而显示出来的。
电场还有一个重要性质，两个电荷的电场可以在同一部分空间内存在，就是说，几个电荷的电场是可以重叠的。
当带负电的乌云靠近地面时，这负电的电场在地面上感应出正电荷，在云和地之间就同时存在着云中负电的电场和地面上正电荷的电场。这两种电场重叠起来形成合电场。
雷击的各种严重后果实际上是这合电场起的作用。
法拉第提出电场的概念当时只是一种对电荷的相互作用的方式的理论说明罢了。
直到50年后，法拉第的这种想法才被实验所证实。
不过到了今天，人类已经从各方面证实了电场的存在。
无线电广播、电视，人造卫星的控制都是靠空间存在的电场来实现的。
不仅如此，电场还可以控制带电粒子的运动。
电场的存在是有方向的，但不能简单地认为电场就是一条条线组成的。它的方向就是从正电荷出发一直延伸到负电荷而终止。
把带电粒子放到电场中任何处，它都受到当地的电场的作用力。这电场力的方向就是由电力线所指示的方向决定的，它就是电力线的切线方向。
正电荷受电场力的方向与当地电场的方向相同，负电荷受电场力的方向和电场的方向相反。
电场越强的地方，电荷受的电场力越大。
利用电场对带电粒子的作用力可以控制粒子的运动。
最常见的例子是电子射线管。它是一个喇叭形的玻璃管，管内抽成真空。管的底部是一个“电子枪”，它能像机关枪发射那样连续地发射电子。
管的中部有两对平行金属板。一对叫水平偏转板。它们分别带上正负电后，板的中间产生竖直方向的电场。
管的前部内表面涂有荧光粉，叫荧光屏。电子打到屏上某点时，该处就发光成亮点。这种电子射线管工作时，电子由电子枪射出，如果两对偏转板都没有加电压，它们中间就没有电场。电子从它们中间飞过时就不会受到电场力的作用而径直前进打到荧光屏中心形成一个亮点。
如果两对偏转板都加了电压，则它们中间就产生了电场。电子飞过水平偏转板时，会受到电场力的作用而发生水平偏转，这会使荧光屏上的光点左右移动位置。电子飞过竖直偏转板时，会受到电场力作用而发生竖直偏转，这就使荧光屏上的光点上下移动位置。
随着板上电压大小不同，两板间电场的强弱也不同，对电子的作用力也就随之发生变化，屏上光点上下左右移动的距离也就不同，电子撞击形成的光点就会描绘出各种曲线。
雷达装置中就用到这种电子射线管。它的荧光屏能显示被探测目标的方位、距离、运动方向及速度。
实验室内的示波器中也用到电子射线管，它的荧光屏上面的曲线能迅速形象化地显示出各种情况下偏转板上所加电压变化情况。
喷墨打印机也用到电子射线管的原理，只是它的枪不是电子枪而是墨汁枪。
电流现象
与静电相对的是流动的电，即电流。
找一根细铜丝和一根细铁丝，把它们的一端都含到嘴里，压在舌头下面，但不要让它们接触。
然后，把它们的另一端都插入一个苹果里，你的舌头会感到有点麻酥酥的。
这是电在作怪，不过不是静电的作用，而是电荷通过你的舌根流动的缘故。电荷的流动就形成电流。
这种用不同的金属产生电流的现象早在200多年前就有人发现了。
1780年，意大利生物学教授伽伐尼将一只解剖用的青蛙放在桌上，助手用手术刀碰了一下蛙腿，蛙腿就抽搐一下。
这一偶然的发现，促使他进一步实验，把解剖了的青蛙挂在铁栏杆上，用铜钩子刺进蛙身，蛙腿也会出现痉挛。
于是，伽伐尼认为青蛙体内就有电，青蛙腿抽搐是因为电流流过蛙腿肌肉的结果。
不过当时伽伐尼只是想到青蛙体内就能产生电流，没有认识到产生电的主要的原因：钩子和栏杆是由不同金属做的。
伽伐尼的实验经过传媒公开后，在当时引起了许多人的关注，许多人也加入了实验研究这种现象的行列。
他的同胞，自然哲学教授伏打则非常仔细地重做了伽伐尼的实验，发现自己同胞的青蛙体内产生电流的说法是不正确的。
伏打把两种不同的金属线的一端连在一起，又捉来一只活青蛙，用连好的金属线做实验，青蛙腿也会抽搐。他换用不同金属线做类似的实验，其结果都完全一样。
于是，伏打又使用了带电的莱顿瓶做实验，结果青蛙也抽搐。
根据实验的结果，伏打作了正确的判断，做成了历史上第一个电池，这就是我们现在所说的伏打电池。
这个装置是用铜片和锌片插入食盐水中做成的，铜片叫正极，锌片叫负极。铜片和锌片之间能产生1.1伏特（简称伏）的电压，把铜片和锌片用导线连接起来，就会有电流从铜片不断地流向锌片。
为了产生更大的电流，伏打还把许多锌片和铜片交替地叠在一起，片与片之间夹着浸了食盐水的纸，这种装置叫伏打电堆，能成几十倍地提高单个伏打电池的电压。
伏打电池发明后，人类从此就能得到持续不断的电流，并对它加以研究。
像伏打电池这种能产生持续电流的装置叫电源。所有电源都有两个极：正极和负极。
用导线把各种电装置，如灯泡，连到电源两极上，就会有电流从正极流出经过用电装置流回电源负极。
伏打电池虽然能产生持续电流，但是，性能很不稳定。两极接通后，虽有电流产生，可是，过不久两个电极表面就会被化学反应产生的气泡所包围，电压就要下降，电流就迅速减小了。
人类经过不断的实验、研究、更新，产生了各种各样的电池。
但无论怎样更新，都是利用伏打电池的原理：两种不同材料做的电极插在一种导电溶液中。
直流电与交流电
伏打发明了电池，在导体中产生了电流。但是，他却没弄明白导体中的电是怎样流动的。
这一时代的物理学家们只是笼统地想象，电荷沿导线流动，并规定了电流的方向就是正电荷运动的方向，它是由电源正极出来回到电源负极的。
但是，电流到底是怎样形成的呢？过了百余年，科学家们才真正弄明白。
在金属的各个原子中，离原子核最远的电子受核的引力很小，因而容易脱离原子核的束缚而“公有化”，这些公有化的电子就成了导体的自由电子。最远的电子，“公有化”后，剩下的电子和原子核总体就变成了带正电的正离子了。
这些正离子在导线中的相对位置是固定不变的，而自由电子在它们中间不停地自由运动。在正常情况下，金属中的自由电子运动的速度是非常快的，可以达到1000000米/秒。
但是，只有运动并不形成电流。
这是因为金属中的自由电子非常多，多到每立方厘米可以有1022个电子。这些电子的运动方向杂乱无章，有东有西，有南有北，有上有下，并没有特定方向。
这样，尽管电子在不停地运动，但从整体上看，显示不出电荷流动的迹象，金属中就没有电流。
如果把导线两端和电池两极连接起来，导体内就产生了电场。这电场就要驱使电子运动。由于电子带的是负电，所以电子受电场力的方向和电场的方向相反。
导体中所有的自由电子都要受到这种与电场方向相反的作用力，于是都会沿着与电场方向相反的方向运动了。
大量自由电子的这种按一定方向的运动就表现为能被人类测量出的电流。
所以，金属导体中的电流是其中的大量自由电子受电场力的作用逆着电场方向运动的表现。
导电溶液硫酸溶液或食盐水（或电离的气体）中，有大量的带正电的正离子和带负电的负离子。
在正常情况下，这些正、负离子也都在无规则地完全紊乱的运动着，所以也不产生电流。如果在溶液中插入两根碳棒，并把它们分别连在电池的两极上，则在溶液中也产生了电场。
在这电场的作用下，正离子也将沿着电场的方向运动，而负离子则逆着电场方向运动。这种正负离子的定向移动在整体上就表现为液体或气体中产生的电流。
电流形成时，并不是导体中的自由电子或正负离子都是整齐地沿着或逆着电场方向运动了。自由电子或离子基本上还是在无规则运动。电场的作用不过是使它们稍稍偏向一个方向罢了。
电流形成时，带电粒子的定向运动速率叫漂移速率。
为什么叫漂移速率呢？
同学们一定留心过天上的云的飘动：整个云体的飘动速率不过每秒几米，而云块中的水分子或空气分子并不是同步，并不是都沿着一个方向按这个速率运动的。它们都作着无规则运动，而这种无规则速率可以达到每秒几百米，但这种无规则运动对云块的飘动不起作用。
导体中的电子或离子的无规则运动对云块的飘动不起作用，导体中的电子或离子的无规则运动对电流的形成也没有影响。类似片云的飘动，电子或离子的定向移动速率就叫漂移速率。
也许有的同学会提出疑问：电灯导线中形成电流时，自由电子的漂移速率这么小，电流的速度也一定很慢了。可为什么电灯开关一打开，满屋都是亮光，见不到光在移动呢？
电灯亮说明有电流通过灯丝，灯丝内的自由电子在作定向运动了。
但是，运动的电子并不是由开关流过来的，而是灯丝处的电场驱使当地自由电子定向运动的结果，只要电场一到，电子就会立刻作定向运动。
电场传播的速度是非常快的，和光速一样300000000米/秒。一合上开关电场从开关传到灯丝只需要0.000000003秒的时间。
这就是说，只要经过这点时间，灯丝中的电子就要开始作定向运动，就有电流通过灯丝，而电灯也就亮起来了。这一点时间，人自然感觉不出来。
电流始终向一个方向运动的叫直流电；电流的方向是来回不断地改变的叫交流电。
电量
既然电流有大小，那么它的度量又是如何的呢？
电流是电荷的定向运动，电流的大小自然就应该用每秒钟沿一定方向通过导线截面积的电量来表示。
电量是按“库仑”（简称库）来计量的。1库仑是6×1018个电子所带电量的总和。
电流的单位叫“安培”，简称“安”。
1安培是指1秒钟通过导线截面积的电量为1库仑的电流，也就是1秒钟有6×1018个电子通过导线的截面积。
手电筒灯泡亮时，通过它的电流约0.3安。半导体收音机、录音机、计算器、计算机内导线中的电流通常只有千分之几安。家用60瓦电灯亮时通过的电流约为0.3安。
一次闪电通过那条闪电通路的电流可以达到几万甚至几十万安。闪电电流虽然很大，但由于时间极短（不过十万分之几秒），所以通过的电量并不大，仅几库仑。
电阻
什么是电阻？为什么导体有电阻？电阻的大小是如何测算的呢？
大家都知道导体中的电流是其中的自由电子或正负离子定向运动的表现。但是，自由电子的定向运动是在无规则运动的基础上进行的。
从漂移速率很小这一点可以看出，电流形成时，各自由电子的运动基本上还是无规则的，只不过稍稍有点定向秩序而已。
电子在无规则运动中是要不断地和正离子发生碰撞的，一个电子每秒钟受到的这种碰撞可达10万亿次。
由于频繁的碰撞，自由电子的定向运动并不是顺畅的，而是要受到阻碍。这也是漂移速率很小的原因。
自由电子（或带电离子）的定向运动受到的阻碍整体上就表现为导体的电阻。
导体的横截面积越大，所形成的自由电子或离子的定向运动通道就越宽大，电阻就会显得小些。
另外，导线越长，由于自由电子在每一段上都受到阻碍作用，所以电阻就要显得大一些。
电阻不光取决于导体的几何尺寸，不同的导体，有不同的电阻。
1827年，德国一位名叫欧姆的中学教师，通过反复的实验，得出这样一个结论：
通过一段导体的电流和导体的电阻成反比，和它两端的电压成正比。
不过，遗憾的是，欧姆的这一研究成果并未能够引起他同胞们的足够重视，甚至弄得他差一点丢掉教师的饭碗。
但是，欧姆的成果却得到了英国人的首肯，并于1841年吸收他为英国皇家学会会员。
为了纪念他的功绩，人们把他得到有关导体中电流的定律命名为欧姆定律。电阻的单位也用他的名字命名，叫“欧姆”，简称“欧”。
一段导线，如果两端加上1伏的电压时，通过的电流是1安，这段导线的电阻就是1欧。长1米截面积为1平方毫米的铜丝的电阻约为百分之一欧；家用60瓦电灯灯丝的电阻约600欧；人体的电阻随皮肤干湿而有不同，干时可达500000欧，湿时可能只有500欧。
电热
保险丝是家庭中必备之物，是用来防止家用电器损害及电击事故的。
保险丝之所以能够保险，是利用电流能够产生热的性质。保险丝是一种熔点很低的金属丝，通常安装在供电电路进入户内的地方。
家庭用电过量，家用电器发生意外短路的时候，因为电流过大，电流通过保险丝时产生的热足以使保险丝熔化。这样就切断了入户的电路，避免了可能发生的电器损害和火灾。
保险丝有粗有细。应该根据允许通过电流的大小来选用合适的保险丝，不能任意选用过粗保险些，更不能用其他金属丝代替保险丝。
电流为什么能产生热呢？
自由电子在定向不规则运动中，不断地发生碰撞。每经过一次碰撞，自由电子的定向运动就终止了。它在电场作用下就又开始一段定向运动。
每经过一次碰撞，自由电子就把定向运动传给金属的离子，使这些离子的无规则运动更加激烈，而导体的温度也就随之升高了。
这就是电流产生热的过程。
大约150年前，英国科学家焦耳通过实验首先总结出了电流产生热的规律：电流通过导体产生的热量和导体的电流的平方成正比，而且和导体的电阻以及通电的时间成正比。这一规律现在就叫做焦耳定律。
生物电
鱼能放电打死人。猛一听，肯定会吓你一跳，怎么可能？只有人类用电去电鱼，怎会鱼电人呢？
很久以前人们发现，在南美洲某些河里，常发生有些人洗澡时忽然昏迷过去甚至死亡的事件。
后来才知道这是一种鱼在作怪，这种鱼叫电鳗。它靠发出电流脉冲来打死其他小鱼或生物然后吞而食之来生存。
经实验测定，这种鱼在头和尾之间可以产生800伏以上的脉冲电压，导致周围的水中产生大到1安的脉冲电流（0.05安的电流就足以致人于死命）。
生物体内产生的电压或电流，就叫生物电。
人体内也有生物电。身体上任何部位受到外界刺激的时候，受刺激的信号便传到大脑。这个过程实际上是电压脉冲沿神经索的传播过程。
传播时的电压不过几十毫伏，传播的速度大约每秒30米。
心脏跳动时也会产生生物电。
心肌细胞内外充满了导电液体，由于内外正负离子的浓度不同，细胞内外就存在着电压，在心肌跳动时，这电压就随同变化。
心电图仪就是用来测量这种电压变化的，它能画出反映这种变化的曲线——心电图。
人体细胞也能产生生物电，也能对外界传入的电流作出反应。人体触电后的各种情况，就是例子。
不过，生物电对人体还有一个奇怪的现象。比较大的电流（超过0.1安）脉冲不太容易引起心脏无规则颤动，因为它给了心脏一次很强的刺激，使心脏“卡”在一定状态不再跳动。只要很快地撤除电流，心脏反而更容易恢复正常的跳动。
心脏除颤器就利用了这种现象，它向心脏通入一次大的电流脉冲，去制止其无规则颤动，然后再开始正常的有规律的心跳。
高频率的交流电对人体可能有益（当然电流不能太大）。每秒变化100万次的交流电（家用交流电每秒变化50次）并不干扰神经系统的正常工作。
中医针灸科用的电针就是在人体上两处分别插上两颗针，然后在针间加以高频率的交变电压。
电针能医治肌肉痉痛或关节炎等疾病，只是治病的机理现在还不清楚。
地磁场
为什么两个磁极隔着一定距离就能相互排斥或相互吸引呢？
法拉第首先开始研究这一课题，他认为磁体周围存在磁场，两个磁体是通过磁场相互作用的。
磁场的存在很容易用实验演示出来。
把一根条形磁铁平放在桌上，在它上面放一块玻璃板。再在玻璃板上均匀地撤一层铁屑，轻轻敲动玻璃板，铁屑就会沿一条条曲线排列起来。这些曲线和两端都连着磁铁的两个磁极。
从这里我们可以测出，每条磁感线都是从磁体的N极出来进入S极的。
因此，可以得出：在磁体两极磁感线密，离两极远处磁感线稀；密度大的地方磁场强，反之则弱。可以用甲磁体磁场声乙磁体来表示。
地磁场为什么指南针总是指向南北呢？
因为地球内部也有一个大磁铁——即地磁场的作用。
磁感线的方向是由北极出来而进入南极的，磁感线指北说明地球内大磁体的北极在地理的南方，这大磁体的南极在地理的北方。
实测表明，地磁北极就在地理南极附近，地磁南极就在地理北极附近。
实际上，指南针的指向并不是指向正南正北的，它的指向和地理南北方向稍有偏离，这种偏离就叫磁偏角。
通过对海底地层的研究发现，地磁场的方向，也就是地磁极的南北位置，几十万年要互换一次。
就是现在，也能测出地磁极的位置年年发生不大的变化，使地球上各处的磁场也不断发生缓慢的变化。
不但地球表面有磁场，现已有确凿的证据证明其他星体周围也有磁场。
由于磁现象总和特定物质磁石和铁相联系，而观察静电以及发现电流现象似乎很多物质都能发生，所以很长时间人们都认为磁现象和电现象是互不相关的，产生于不同的根源。
1820年，丹麦科学家奥斯特，把一根导线沿东西方向架起，下面放一个磁针，磁针静止时是和导线垂直的。当他合上电键使电流通入导线时，磁针没有动。
于是，他又将导线沿南北方向架了起来，下面仍放一根磁针。再一通电流，发现磁针转动了。
奥斯特又经过反复多次的实验，得出了这么一个结论：
电流周围存在磁场，正是这个磁场对磁针两极的作用力推动磁针转动了。
人们根据奥斯特的实验结果，进一步得出了电流产生磁场的定量的规律，并且对磁铁为什么有磁性也得到了解释。
分子电流
在一个玻璃板中央打个孔，然后将一根导线穿过这个孔垂直板面。再在玻璃板上撒上一层细铁屑，当导线通电后，转转敲击玻璃板，铁屑便排列起来，显示出电流的磁感线，形状是以电流为圆心的同心圆。
而且，越靠近导线，铁屑排列得越整齐，表示愈靠近电流磁场愈强。
人们又将通电螺线管的磁感线和条形磁铁的磁感线相比较，发现二者极为相似。
根据这一点，安培提出了他的设想——分子电流假说：磁体的分子内都存在环形电流，即分子电流。
安培的分子电流的设想已被近代物理学家们完全证实了。
铁块未磁化时，分子电流的方向是完全紊乱的，它们在外面产生的磁场就会相互抵消而显示不出来。
使铁块磁化就是使它里面的分子电流沿一个方向整齐排列起来。排列的结果是，内部的分子电流处流动方向相反，相互抵消；只留下表面的分子电流流向相同，好像是表面电流一样。
这电流和通电螺线管的电流一样，就在周围产生磁场。
任何物体都是由原子组成的，而原子又是由带正电的原子核和核外电子构成的。这些电子并不是不动的，而是不停地绕着原子核运动的。
这种运动就形成了原子内的电流。
这种实际存在的电流便是安培设想的分子电流。
磁化石的铁棒内这种电子运动形成的小环形电流都整齐地排列起来了，它们于是就成了磁铁。
铁，由于加工方式不同和所含杂质成分的不同，不同的铁块在磁性上是不同的，且差别很大。
有一种铁块很容易磁化，但也很容易退磁，这种铁叫软铁，比如纯铁、含有硅的钢片等。这种铁被广泛地利用来制成电磁铁安放到电铃、电磁起重机中等。
另一类铁块叫硬铁，很不容易磁化，而一旦被磁化成磁体，就不容易退磁而能长期保持磁性，比如铸钢、铝、镍和钴结合成的合金。它们被做成永久磁体而用到电话、电表、小型发电机中。
地球内部的大磁体据说也是铁质形成的。科学探测指出：地球核心部分是铁，此处温度高，把铁都化成铁水。可能是这铁水中的电流形成大磁体，产生了地磁场。
电磁炮
磁场既然能推动一段导线运动，它也可以能推动一颗炮弹或弹丸运动。
现在世界上许多国家，都在研究制造一种利用电磁力来推动炮弹的新式武器——电磁炮。
电磁炮的结构有两条平行的金属导轨，导轨中间夹有一个铜块（或铝块）。铜块前方放着要发射的弹丸。
发射时沿导轨通入很大的瞬间电流。当这电流通过铜块时，发生的热足以使铜块汽化成导电的气体。
导轨的电流在导轨间产生的磁场就对这导电气体产生强大的磁场力推动气体向前运动。
和普通炮中火药爆炸的气体推动弹丸加速飞出枪膛类似，在这里导电气体也会推动导轨间的弹丸以高速发射出去。
常规大炮用火药爆炸推动炮弹，炮弹的出口速度不大于每秒2千米；导弹的发射速度一般不大于每秒7.5千米；电磁炮的发射速度可以达到每秒100千米以上。
这种利用电磁力发射的装置，不仅可以用来发射炮弹，而且预计还可以用来发射人造卫星或航天飞机，也可以应用于飞机的快速起飞或快速降落。
电能
电流能做功，它也具有能量。
能量有各种形式，最简单的形式是动能和势能。使物体移动的能量叫动能；而高于地面的物体所具有的能量叫势能。
一个物体可以同时具有动能和势能。正下落的石块由于它的运动具有功能，同时由于它高于地面而具有势能。动能和势能都叫机械能。
动能和势能是可以相互转化的。
电流的能量叫电能。电流做功，实际上也是一种能量转化过程，电动机带动车辆前进或机床转动时，是把电能转化成了机械能。
机械能、电能、内能是自然界能量的不同形式，不同形式的能量可以相互转化。
能量的转化，有一条自然定律——能量守恒定律——在能量转化的过程中，各种形式的能量的总和是不改变的。即能量不能创生，也不能消灭。
根据能量守恒定律，电动机做功时，电能转化成机械能，消耗的电能应等于机械能。
那么，电能是什么能转化来的呢？
家用电器、工厂里的电动机使用的电能都是从发电厂来的。在发电厂里，是发电机产生电能，这电能是从机械能转化来的。
发电机是在汽轮机或水轮机的带动下转动时产生电的。
为什么转动能产生电呢？
取一根铜棍，用手拿着它竖立在磁铁两极中间的磁场中。手持铜棍不动时，电流表指零，说明没有电流。铜棍向右移动时，电流表指出有电流产生；移动停止，电流又没有了。
使铜棍向左移动时，电流表又指出有电流了，但电流的方向与向右移动时相反。
如果使铜棍前后移动，即沿着由N极到S极的磁力线方向移动，电流表指示没有电流产生。
这个实验说明，电流的产生是和铜棍在磁场中的运动相联系的，不运动没有电流；运动有电流，电流的方向和铜棍运动的方向有关系。
当导线作切割磁感线的运动时，导线中就会产生电流。
至于电流的方向和导线运动方向以及磁场方向的关系，可以用右手定则来表示：
伸开右手掌，使拇指与四指成垂直。让磁感线从手心穿向手背，拇指如果指向导线运动方向，则四指就指向导线中产生电流的方向。
电源产生电流，提供电能。产生的电能是由机械能转化来的。
为什么导线作切割磁感线的运动时，导线就成为电源呢？
基本原理就是磁场对运动的带电粒子的作用力。
交流电与电磁感应
日常家用的电流和工厂用的电流、城市公用电或市电，都是交流电。
交流电的电流的大小和方向都作着周期性的变化。
市电的频率是50赫，即每秒钟电流方向来回变化100次，电流大小由强到零再到强的变化也是100次。
变化的电流会使日光灯的亮度发生频率相同的周期性变化，忽明忽暗，只是变化太快，人眼是感觉不出来的。
如果在日光灯下，拿一根细棍来回快速晃动的话，会看到细棍忽隐忽现地闪动。
交流电与电磁感应这就是交流电强度大小周期性变化的显示：电流大时，灯亮，看到了棍；电流为零时，灯不发光，没有光照着细棍，也就看不见棍了。电流不断地交替忽大忽零，灯就不断地忽亮忽暗。
由于棍是在动的，所以就看到它在不同地点忽隐忽现地闪动了。
发电机最基本的结构是一个矩形导线圈架在磁铁两极间的磁场中，可以绕竖直轴转动。线圈的两头分别焊到两个铜环上。这两个铜环随线圈一起转动。另外还有两个导体片电刷和铜环接触。这两个电刷和外电路相连。
从上方看下去，当线圈在外力带动下沿顺时针方向转动时，由于线圈在磁场中转动产生的电流由一电刷流出，又一电刷流回。
当线圈转过180度时，线圈中产生的电流方向改变，电刷流出流进也会倒过来。
如此不断地转下去，电刷分别交替地成为电流的正极和负极，通过灯泡的电流方向和大小也就跟着做同频率的周期性变化了。
这就是交流发电机的基本原理。
发电厂内实际的交流发电机的结构要比这复杂得多，但基本上还是磁体和线圈两部分。磁体用的都是电磁体，而且常不止一对磁极。线圈也不止一圈，而且很多圈。
有的发电机还把线圈装在外面机壳内保持固定，而把磁体装在转动轴上。当磁体转动时，磁感线也跟着转动。
由于运动是相对的，固定的线圈就不需要通过铜环和电刷来向外输送电流了。这就免去了电刷与铜环接触不好时打火花的危险。
大功率发电机，均采用了这种旋转磁体式的结构。
导线在磁场中运动产生电流的现象是法拉第在1831年发现的。
导线作切割磁感线的运动时产生电流的现象是一种电磁感应现象。
法拉第还发现了另一种电磁感应现象：当一个线圈中的电流发生变化时，在它附近的另一线圈中就会感应出电流来。
这两种由于磁场的参与而产生的电流都叫感应电流。
为了说明他的发现，法拉第向观众表演了他制造的人类历史上第一台发电机。
这台发电机是把可以转动的铜盘的一半插到蹄形磁铁的两极中间。转动盘子，分别与铜盘边缘和转轴接通的电流表就显示出有电流通过。
这电流实际上是运动导体切割磁感线时产生的。
铜盘转动时，插入磁极间的那半边的铜导线段（铜盘可以视为由许多沿半径方向的铜导线段拼成的）都要切割磁感线，因而沿半径方向就会产生电流。
电的输送
电产生之后，到底是怎样从一个地方送到另一个地方的呢？
输送电能就要用导线把发电厂和用户连接起来，让电流流过电导线，把电能由发电厂传给用户。在野外看到的铁塔上架起的电线就是输送电能用的。顾名思义叫输电线。
为什么输电线要用高塔架起来呢？
这是因为输电线的电压很高，为了安全起见，必须把它们架在高空。这些输电线叫高压输电线。
为什么输送电能要用高压呢？
电流通过输电线会发热，发热要消耗电能，而这热都散失到周围空气里浪费掉了。在输送过程中，会白白消耗电能。
尽可能减少发热损失，是远距离送电需要解决的一个根本问题。
输送电能的多少是以电功率计算的。电功率等于电压和电流的乘积。
发电机正负极所直接产生的电压不过几百到一两千伏。如果用这样的电压输送60万千瓦的电功率（大概只够一个中等城市用），电线上的电流至少要有60万安。
这样大的电流通过电线会产生大量的热，甚至可能把电线烧断。
怎样减少电流所产生的热呢？
一种办法是减少输电线的电阻，因为发热量和导线的电阻成正比的。在输电距离一定的情况下，减小导线电阻就只能增大导线的直径了。但这一办法是根本无法做到的。
另一种办法就是减小通过输电线的电流，因为导线发热是随电流的减小而减小的。
因为电功率等于电流和电压的乘积，因此远距离送电均采用提高送电电压。
输送电能的过程一般如此：在发电厂里，先把发电机产的电压升高到10万伏或50万伏。把这高电压加到输电线的起端，送到远方用户附近，再把这高压降低到工厂电动机使用的电压380伏，家庭用的220伏。
电压是怎样升高和降低的呢？这里用的便是变压器。
在发电厂里，可以看到很大的升压变压器，它把发电机产生的电压升高，加到输电线的起端。
在工厂或居民区街道上常常可以看到用电线杆架起的降压变压器，它与输电线终端相连，把输电线上的电压降低后，连到工厂或家庭线路上供工厂或家庭用电。
电磁场
电场和磁场二者似乎是两种截然不同的、互不联系的场。
但实际上，它们是紧密地相互联系着的。变化的电场可以产生磁场，变化的磁场也可以产生电场。
法拉第发现的电磁感应就是变化的磁场产生电场的表现。
电磁感应是一个线圈中的磁场发生变化时，在线圈中产生感应电流的现象。
线圈的导线中有电流产生是其中的自由电子定向运动的表现，而自由电子的定向运动是电场力驱动的结果。
当然，只有在电场存在时才有可能，所以，感应电流的产生是因为这时已产生了电场。
这就是说，磁场发生改变时就有电场产生，这电场驱动导线中的自由电子定向运动形成了感应电流。
这种由于磁场变化产生的电场就叫感应电场。
归根到底，变化的磁场产生电场才是电磁感应的本质。
奥斯特发现电流周围存在磁场就是变化电场产生磁场的表现。
电荷周围是存在电场的，导线内自由电子在它们的周围也有它们的电场。
当这些自由电子作定向运动时，它们周围的电场也就跟着运动，这就使得导线周围发生变化。正是这种变化的电场在导线周围产生了磁场。
在这里变化的电场是电荷运动的结果，不管什么原因引起了电场的变化，都会产生磁场。
变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。这是电场和磁场有紧密联系的一面。电场和磁场之间还有更深刻的联系，叫做“相对性”的联系。
一般来说，同一个电场和磁场，由相对于它是运动速度不同的人观察，可能得到的结果是不同的：或只是电场，或只是磁场，或者二者兼有但强度和方向各有不同。
结果取决于观察者的相对速度。这就说明，电场和磁场本来是一个“场”。结果的不同只是因为观察的条件不同。
这好比同是一个人，当你站在他的不同方向看他时，会看到他的不同侧面。
由于电场和磁场联系紧密，人们就把这种场叫做电磁场。
电磁波
变化的电场在它周围产生磁场，变化的磁场在它周围产生电场。新产生的电场或磁场也是变化的，这就在它们周围又产生变化的磁场和电场。
不断地变化和产生，意味着电磁场不断地向周围空间传播下去。
电磁场是具有能量的，所以能量也向周围空间传播。这种传播能量的过程不需要导线，所以叫无线电。
无线电中电磁场的传播常采取波的形式，叫电磁波。
电磁波的频率可以从几十赫到1020赫甚至更高，波长可以从几千万米到10-12米或更短。频率从几十赫到1012赫的叫无线电波。
无线电波又分长波——波长几千米、中波——波长几百米、短波——波长几百米到十米、微波——也叫超短波，波长从1米到几毫米。
无线电广播使用长波、中波和短波。雷达、电视用到短波和微波。
频率从1012赫到4×1014赫的电磁波叫红外线。它有很明显的发热作用，医疗上用它来“烤电”，治疗肌肉拉伤或关节炎等。
频率从4×1014到8×1014赫的电磁波能使人们产生视觉，即通常所说的“光”。
频率从8×1017到1017赫的电磁波叫紫外线。具有明显的生物效应，皮肤被太阳晒黑就是因为太阳光中有紫外线成分，紫外线还常用来杀菌消毒。
频率从1017赫到1020赫的电磁波叫X射线。医院透视就使用这种电磁波。
频率高于1020赫的电磁波叫伽马射线。
所有这些电磁波按频率从小到大排成一列，这样的一列叫电磁波谱。
各种电磁波在真空中传播的速度是一样的，都是3×108米/秒，也就是光速。
各种电磁波都传播能量，但电磁波传播能量的功率非常小，不能用来输送大功率的能量。电磁波目前的应用主要是在传送信号，实现各种形式的通讯、测量、遥控、导航等方面。
雷达波
雷达是利用无线电原理制成的一种探测装置。它是由于防空的需要而发明的。
雷达的类型很多，结构也各不相同，但基本上都由：发射机、接收机和定向天线组成。发射机和接收机都通过收发开关和定向天线相连。
发射机是用来产生无线电波的。
雷达发射的无线电波是脉冲式的，即发射与暂停交替。每次发出的无线电波叫一个脉冲。
雷达的天线要有无线电波辐射器，发射器发出的脉冲就是由这辐射器发出，由反射面向正前方反射出去。
脉冲遇到物体表面后就会被部分地反射回来，经过反射面被收集到辐射器中而送入接收器。
定向天线装在下面的支架上，可以灵活转动而指向不同上方。
雷达波的波长在几米到几毫米之间，属于超短波。
这是因为，波长越短，衍射现象越弱，定向性越好，可以认为雷达波是沿直线传播的。定向性至关重要，否则无法确定目标。同时，波长越短，天线反射器越小，越能增大雷达的机动性。
波长越短，发射的脉冲就越强，反射的回波脉冲也越强，可提高探测的灵敏度。
地球周围约70公里以上高空有一层电离层，是由带电离子组成的。波长在10米以上的电磁波照射到这电离层上会反射回去，只有波长小于10米的电磁波才能透过。
现在雷达已在军事上得到广泛的应用，远程警戒雷达、引导雷达、截击雷达、炮火瞄准雷达等等。
许多国家在国境线上布置了雷达网、雷达阵，用来侦察5000公里以外的目标和跟踪洲际导弹。
除了军事用途外，雷达还广泛地应用在其他方面。
雷达可以给飞机和海洋轮船导航，探测汽车的速度并对超速车提出警告，探测雷雨和台风的位置作出天气预报等。
宇宙飞行器也要靠雷达测定其位置并及时遥控其飞行轨道。
天文学上也用雷达来测量星球的距离。
雷达已成为人类征服宇宙的一种重要工具了。
电磁波的发射与接收
在古代的神话传说中，常有千里眼、顺风耳的故事。这些古人的幻想，如今已成了现实。人们坐在房间里，通过收音机、电视机能够听到、看到祖国各地乃至世界各国的新闻、娱乐节目。那么，这一切是如何实现的呢？
如果我们向水面投一块石头，水面上就会有一圈圈的水波向外扩散。同样，当一根导线通过高频电流时，在它周围就产生高频磁场，而在高频磁场周围又产生高频电场，这样通过电场和磁场的交替传播，就形成了波，我们称之为电磁波。在电磁波家族中有六位成员：r射线、X射线、紫外线、可见光、红外线和无线电波，它们的频率范围各不相同。
帮助人们实现千里眼、顺风耳幻想的就是电磁波家族中的重要成员——无线电波。
在电视机尚不普及的年代，人们主要是通过收音机收听广播电台的节目。重大的新闻、激烈的球赛、美妙的音乐都能传到人们的耳朵里，给人们的生活增添了不少的内容和乐趣。广播电台就是靠着无线电波传送声音信号的。
大家知道，当我们说话的时候，是靠声带的振动在空气中产生声波，此声波传播出去，使我们周围的人能听到声音。但由于声波在空气中传播时不断扩散，衰减很快，因此声波传不远。而电磁波的传播速度每秒30万公里，比声波快得多。因而电磁波中的重要成员——无线电波就担当起了运载音频信号的重任。
广播电台就是将音频信号加到无线电波上，然后发射出去的。具体做法分为两种方式：一种是使无线电波的幅度随音频信号的变化而变化，我们称之为调幅，用“AM”表示；另一种则是使无线电波的频率随音频信号的变化而变化，我们称之为调频，用“FM”表示。这样广播电台发射的无线电波就带着声音的信息向四面八方传送。
大家知道收音机有调幅台和调频台，它们能够把接收到的无线电信号的幅度变化或频率变化规律检出来，还原成声音。
无线电波按照频率或波长的不同，可分为长波、中波、短波、超短波、微波几个波段。由于波长不同，各波段的波在空间传播的规律也有着不同的特点。中波波长为200-300米，主要是沿着地球表面传播，它可以绕着地球的曲面传出去，但距电台越远，电波越弱，太远的地方也就收不到了；短波波长10-50米，主要是依靠天空中的电离层进行反射传播，从电离层反射下来的电磁波，可以再从地面反射到电离层，这样反复地反射，就能传播到很远的地方。收音机的调幅台接收到的就是从广播电台发射的经过调幅的中波和短波。中波用于较近距离的发送，而短波则可用于较远距离的传输，国外电台的节目就多是在短波波段里接收到的。超短波波长为0.1-10米，只能直线传播，由于地球是个球体，因而超短波的传输距离很有限，一般只能传到几十公里的地方，最多也不过一二百公里。收音机的调频台接收到的就是从广播电台发射的经过调频的超短波，因而调频台一般只能收听本地的节目。但与调幅广播相比，调频广播具有抗干扰能力强、音质好等优点，而且解决了电台拥挤问题，对其他地方的电台也不易引起干扰。现在我国大城市大都建立了调频立体声广播，使人们获得了更高层次的享受。
现在电视机已相当普及，对于电视台播送的各种节目，人们不仅能听到声音，而且能看到画面，因而更加形象、生动。
电视台是通过超短波把图像和声音信号运载出去的，图像采用调幅的方式，声音则采用调频的方式。我们已经知道超短波的传输距离有限，一般只能在本地接收，如何解决两地之间互相接收的问题呢？
采用微波接力传送是一种方法。微波的波长为1-100毫米，它有些像光波，可以集中向一个方向发射，这样既不会干扰其他电波，又可以减少发射能量。因而可把视信号加到微波上，每隔40-50公里建一个微波接力站，一站一站传送出去，然后再把微波中的电视信号检出来，通过当地的电视台转播。
随着科学技术的发展，现在世界各国已广泛采用通信卫星来转播电视广播，把通信卫星发射到赤道上空，使它自西向东地绕地球飞行，且飞行一周的时间与地球自转一周的时间相同，因而此卫星始终在地球的某一位置上空，称为同步卫星。这种卫星距地面36000公里，从卫星上发向地球的电波可盖住地球的三分之一面积。如果在太平洋、大西洋和印度洋上空各放置一颗同步通信卫星，那么它们发向地球的电波，就可以覆盖住地球的绝大部分地区。因此只要在地球上各个地方建造地面站，电视台把要播放的电视信号送到地面站，再由地面站发送到卫星上，经过卫星的转发，其他地方的地面站就能够接收到了。
人造卫星转播远地电视的原理
一架普通收音机，除了能收听本地电台的广播，还可以收到一些远地电台的广播。然而，电视机一般只能接收本地电视台的节目，稍远一点儿，例如一二百公里以外的电视台，播送出来的节目就接收不到了。如果要使电视广播能被更远的地方收到，就要设置中继转播站来转播。
那是因为在地球大气的上层，有一个“电离层”，里面含有许多带电颗粒。它能够反射短波波段的无线电波，所以普通收音机可以收听到远地电台的广播。而电视广播发出的电波是超短波，波长通常只有几米。这样短的无线电波，不能被电离反射，只会穿过电离层或者被电离层吸收掉，因此，它只能直线式地传播。同时，又由于地球的弧形表面会把这种电波遮断，因而远地的电视节目就无法收到了。
当然，我们也可以采取加高电视发射台天线的方法，来扩大播送的距离，但是即使用几百米高的天线，传播范围也只有100多公里。为了解决这个问题，可以设置一些中继站，在中继站中装置一套电视收发设备，一方面接收电视台发来的电视，另一方面转发出去，一站一站地把电视节目传到远方去。但这仍不是解决问题的根本办法。
利用特制的人造地球卫星作电视转播，这种卫星叫做通信卫星。这种通信卫星可以发射到离地面几百到几万公里的高空。人们把电视信号通信发射出去，穿过电离层，到达卫星上。卫星上设有电视转播台，它把地面电视台的广播信号接收下来，加以放大，然后再向地面发射回来。利用通信卫星转播电视信号，可以不受距离的限制。凡是面对卫星的地面，都可以收到它所转播的电视节目。
例如所谓“24小时卫星”，就是把一颗卫星放到地球赤道上空约4万公里处，以地球自转相同的速度自西向东转动，那么从地面上看起来，它永远悬挂在天空中一个固定的位置。如果发射3颗这样的卫星，彼此角距120度，那末用它们来转播电视信号，并彼此转播所收到的电视信号的话，转播的范围几乎可遍及全球了。
地球发电机
我们的地球是一个庞大的天然磁体，它的磁场却比较弱，总磁场强度不过0.6奥斯特。地球磁场的强度由奥斯特换算为伽玛，则是6×104伽玛。然而，地球却在不停地转动，它每23小时56分便自转1周，所具有的动能是一个很大的数值，为2.58×1029焦耳。
具有磁场的天体旋转时，由于单极感应作用，就会产生动势。如果我们把整个地球作为发电机的转子，以南北两极为正极，以赤道为负极，理论上可以获得10万伏左右的电压。这便是人们把地球本身当做一个巨大的发电机的一种设想。不过，如何把地球自转发出来的电引出来使用，还须有另外的方案或设想。
电磁感应定律告诉我们，导体在磁场中做切割磁力线的运动便会产生感应电流。由于地球本身具有磁性，所以，在地球及其周围存在着地磁场。地球上的河流和海洋也是导电体。随着地球的自转，它们自然而然地就相对于地磁场产生了切割磁力线的运动，那么，河流和海洋中就有地磁场的感生电流了。如果想办法把河流和海洋中的感生电流引出来，不就有巨大的电能供我们使用了吗？显然，这是利用地球发电机的一种方案。
还有，地球本身又是一个巨大的蓄电池。它经常被雷雨中眩目的闪光充电。雷雨云聚集和储存的大量负电荷，使云层下面的大地表面感应出正电荷。两种不同极性的电荷互相吸引，就驱使电子从云层奔向大地，形成闪电给地球充电。据估算，每秒钟约有100次闪电，电压可达1亿伏，电流可达16万安培，可以产生37.5亿千瓦的电能，比目前美国所有电厂的最大容量之和还多。但闪电持续时间很短，只有若千分之一秒。闪电中大约75%的能量作为热能耗散掉了，它使闪电通道内的空气温度达到15，000℃。空气受热迅速膨胀，就像爆炸时的气体一样，产生震耳欲聋的雷声，在30公里以外都能听到。
1752年，伟大的富兰克林曾带着他的儿子在雷雨中用风筝捕捉闪电。他的不怕牺牲、勇于探索的精神实在可嘉，但是他的实验结果，除了导致避雷针的发明外，在利用闪电方面却影响不大。至今还没有人找到利用闪电能的有效途径。在地球表面产生的具有强大能量的闪电，能不能直接用来为人类造福呢？已转化为热能的75%的闪电能是否也可利用呢？有没有办法使闪电不把那么多的能量转化为热能，仍保持电能的状态为我们所用呢？能不能撇开上述思路另辟蹊径，譬如，既然闪电已把能量传给了地球，我们能不能利用蓄电池，想办法把电能引出来使用呢？这些答案恐怕要由未来的科学家们给出了。
