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电气时代

作者:德国赌场 发布时间:2020-06-23 10:23 点击数:

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  18世纪60年代人类开始了工业革命,并创造了巨大的生产力,随着蒸汽机的发明和应用,人类进入“蒸汽时代”。

  100多年后人类社会生产力发展又有一次重大飞跃。人们把这次变革叫做“第二次工业革命”,今天所使用的电灯、电话都是在这次变革中被发明出来的,人类由此进入“电气时代”。

  汽车和飞机的问世是第二次工业革命时期应用技术上的一个重大成就。19世纪80年代中期,德国发明家卡尔·本茨提出了轻内燃发动机的设计,这种发动机以汽油为燃料。内燃机的发明,一方面解决了交通工具的发动机问题,引起了交通运输领域的革命性变革。

  19世纪晚期,新型的交通工具──汽车出现了。80年代,德国人卡尔·本茨成功地制成了第一辆用汽油内燃机驱动的汽车。1896年,美国人亨利·福特制造出他的第一辆四轮汽车。与此同时,许多国家都开始建立汽车工业。随后,以内燃机为动力的内燃机车、远洋轮船、飞机等也不断涌现出来。1903年12月17日,美国的莱特兄弟制造的飞机试飞成功,实现了人类翱翔天空的梦想,预告了交通运输新纪元的到来。另一方面,内燃机的发明推动了石油开采业的发展和石油化学工业的产生。石油也像电力一样成为一种极为重要的新能源。1870年,全世界开采的石油只有80万吨,到1900年猛增至2 000万吨。

  从吉尔伯特以来,人们基本研究的是静电。富兰克林等人研究闪电,研究发现不是持续的电流。人们不知怎样发电 。

  伏打电堆是电池的原型,它的出现改变了静电研究的状态,使人们对电流能够有深入地认识。这不仅仅表现在动电学研究上,更重要的是,由此开启了人类的电气时代。

  1780年9月的一天,意大利波洛尼亚大学的医学和解剖学教授伽伐尼和他的两个助手做实验。他们做的是解剖青蛙的实验,要将青蛙做成切片。青蛙被解剖完了,青蛙下肢的神经完全暴露出来。一名助手顺手把解剖刀放在了一只蛙腿的神经上,突然间,已经死了的青蛙竟然动了!四只蛙腿抽搐颤动。伽伐尼没有放过这个异常现象。他于是立即重复做这个动作,结果发现蛙腿一接触到金属解剖刀,便开始抽动。伽伐尼心想,这是电现象,也许是由于自然界中的电而产生的。在大雷雨天,伽伐尼将青蛙用铜丝挂起来,吊在铁格子上,闪电交加时,他看到青蛙腿在抽动。为了进一步证明他的想法,他在万里无云的大晴天做这个实验,结果青蛙依然抽动。本来想证明自己的观点,却被实验推翻了。因为晴天时,基本上收集不到大气电荷。

  后来,伽伐尼在封闭的屋子里继续实验,发现使用相同的金属联结起来,分触蛙神经,蛙腿不能抽动,而使用不同的金属触及蛙神经并且相联结,则可以发生抽动现象,但不同的金属引起的抽动程度不一样,有的剧烈有的缓慢。之所以一开始发现蛙腿抽动,原因就在于解剖刀是金属,而蛙放在金属的解剖桌上,助手顺手把解剖刀一放,刀与桌相连,又触及蛙腿,引起了抽动。但是为什么抽动,伽伐尼没有想明白。他认为,金属相连接构成回路,所以导电。这一点他认识得十分正确。然而他是一名生物电研究者,他忽略了不同金属才能引起蛙腿抽动的事实,却把蛙作为原因。伽伐尼认为,电来自有机体内部。动物神经相当于一个莱顿瓶,金属构成回路,由此导电。他还认为,这种电必须由不同的金属才能激发出来。伽伐尼认为这是“动物电”。1791年,伽伐尼发表了论文《论肌肉运动中的电力》。这一发现轰动一时,人们联想到海里的鳗鱼之类带电的动物,也没有表示什么怀疑。

  然而有一个人对伽伐尼深表怀疑,他就是意大利物理学家伏打。伏打于1745年出生,是一位青年科学家。他在意大利帕维亚大学教授自然哲学。1791年,伏打获得皇家学会的科普利奖,并当选为皇家学会会员。伏打重新做实验,根据相同的金属不能产生电流这个现象,他将注意力转移到了金属本身。1792年,伏打指出,伽伐尼所言的动物电是不存在的。伽伐尼恰恰弄反了,不是金属无用,恰恰是两种不同金属产生的电流,蛙腿则起了一个检验电荷是否存在的作用。

  1794年,伏打不断地做了无蛙腿参与的实验,他用不同的金属相触,检测了电流的发生。其实,早在1752年,有一位意大利学者就有过伏打类似的经历。这位学者名叫祖尔策。他有一次,很偶然地将铅片与银片含在嘴里,放在舌尖上。结果舌尖有一种特殊的味道,其实这不是什么味道,而是两种不同金属与湿润的舌尖形成通路,有电流经过的麻酥酥的感觉。

  但是祖尔策没有找到原因,也没有再把这件事放在心上。就这样白白地浪费了发现电流的大好时机。伏打和伽伐尼二人观点不同,开始争论。在论争中,伏打做了一系列的实验,结果证明他的观点更接近正确的实验现象。伏打得到一个金属序列:锌、锡、铅、铜、银、金……这就是著名的物理上的伏打序列。在这个序列中,任意两种金属相接触就可产生电流,距离越远的两种金属相连接,产生的电流越强。伏打还发现,接触后,排在前面的金属带正电、排在后面的金属带负电。

  1799—1800年,伏打发明了发生装置——伏打电堆,它能够产生持续的直流电。

  伏打具体地叙述如下:“取上30块、40块、50块,当然60块更好,这样较多的铜片,如果是银片,则会更好。将它们每一块都与另外一种金属片相接触,这另外一种金属片选用锡片或锌片,后者则更好。“用同样数目的水层,或者同样数目的用液体浸泡过的卡纸或皮革等均可,我发现水并不理想,如果用盐水或碱液是最好不过。“一切准备就绪,把那些卡纸或皮革夹在每对或每个组合所包含的两种不同的金属之间。这样间隔而成,按照顺序循环排列,这就做好了一个发电体。”这种装置,如果叠得越多,电流就越强。1800年,伏打致信英国皇家学会主席布克司,布克司将信发表在皇家学会的公报上,一举惊人。

  1802年,美国与俄国的物理学家在伏打发明的基础上,分别做成了两个大电堆,发电产生的热把金属都熔化了,可见电堆之巨大。伏打后来又继续改进,制出了更加易用的电堆。稳定直流电流的出现宣告了人类的电气时代的到来。

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