测量电流速度，坐在爱因斯坦对面：自然科学启蒙必读

为了解释电流的速度是如何被测定的，我们先介绍一个实验：

当一根靠近电机的电线被磁化后，如果用这电线的一端去触及电机，立刻会在这个端点看到闪烁的火花。如果这时用电线的另一端去触及别的仪器设备，也同样会看到火花。上面所说的两次火花，我们把第一个称为“入端火花”，把另一个称为“出端火花”。假设有一根电线，长度为若干英里，用它去做上面所说的实验，我们同样会观察到电线两端都出现火花的现象。

显然，电流从电线的一端传送到另一端需要一段时间，电火花的出现也应该是“出端火花”晚于“入端火花”。但是实际上，凭着我们的肉眼，无论如何都看不出电线两端火花的出现在时间上的差别。究其原因，部分是因为在视网膜上的成像会持续一段时间，这种现象会给我们造成错觉，使我们感觉到被观察现象的持续时间比实际的要长。另外一个原因，则是从“入端火花”到“出端火花”的速度太快。由于这两个原因，使我们误以为这两次火花是在同一时刻发生的。

不过，通过一种独具匠心的办法可以在很大程度上克服我们肉眼观察的缺陷。这个不同寻常的发明，已经被实践证明是可靠的，请读者接着阅读下面的介绍，相信一定会让你感兴趣。

为了测量电流的速度，把很长的一根电线，使它的一端置于另一端的上方。这样，如果一位观察者用肉眼注视，这根电线两端出现的垂直的两处火花会被同时看到，一个火花在上，一个在下，就像是标点符号中的冒号一样，是这个样子——“：”。

但是，为了测定电流的速度，实验人员不是用眼睛直接去看两端的火花，而是用一面很小的镜子来观察。镜子安了发条装置，它能够在垂直方向上以极快的速度转动镜子。并且要在这面小镜子里同时看到上下两端的火花。如果镜子安置的位置恰当，两端的火花是可以通过这个设施看到的。但是，当镜子高速旋转时，在镜子里看到的两端火花，并不是垂直地一个在另一个的上面，而是呈现出左右错位的状态。

这是怎么回事呢？(www.xing528.com)

原来是这样的。先出现的“入端火花”与较后出现的“出端火花”，先后有一段很短的时差。在这极短的时间内，镜子是转动的，而且因为转动的间隔很短暂，所以从镜子里看上去仿佛那个“出端火花”与“入端火花”比较，有一点点水平移动。

因为是通过快速的转动，观察者才从这面很小的镜子里同时看到了两端的火花，所以我们可以确定，在镜子转动的时间内，电流从电线一端传到了另一端。我们只要略加思考，这一点很容易理解。这个时间是可以被精确计算的，前提是需要三个已知的条件，即电线的长度、镜子转动的速度，以及从镜子到两个火花之间的角距离^[1]。假设电线长1000英里，镜子的转动速度是每秒100次^[2]，现在，如果在镜子转动一次的时间内电流传过了1000英里长的电线，那么，我们就可以算出，电流是在1/100秒的时间里移动1000英里，或者说，每秒移动100000英里。

但是，当电流通过1000英里长的电线时，镜子并没有旋转完整的一周，即360度；事实上，它所转动的角度大约是144度。因此，电流每秒通过的距离要比100000英里更长。长多少呢？按100000英里电线长度除以镜子转动的次数来计算，360度与144度之比是2.5倍，那么每秒时间内电流传输的距离就是250000英里。

【注释】

[1]角距离，是由一定点到两物体之间所量度的夹角。

[2]原文为100，000 times in a second，即每秒10万次；根据上下文推测，可能有误，应是100 times in a second，即每秒100次。