现在 不管是水力发电、火力发电、核能发电,它们的基本原理都 是电磁感应,将动能转换会成电能。 从电灯到发电厂 ? 1854-58 年,英国Univ. of Glasgow的凯尔文(William Thomson,后来 封爵Lord Kelvin, 1824-1907),研究越洋电缆理论,促成大西洋两岸之 电讯。他也因此发财。1876年,美国人贝尔(Alexander G. Bell,18741922 )发明电话。贝尔的家传技艺是audiology(帮助聋哑的技术)。他发 明电话后成为巨富,热心公益。他的公司,至今尚存。晚年他宣称讨厌电 话,隐居加拿大东北极寒之地纽芬兰。 焦耳、凯尔文现在的名气,多因其热学上的成就,(焦耳之热功当量,凯 尔文之绝对温标)。而且,他们合作,发现了气体膨胀时,温度下降 (Joule- Thomson Effect),这是冷冻机原理。但这发明当时英国的工 业界不感兴趣。焦耳去世较早。凯尔文1892之封爵,也是因越洋电缆。 为什么冷冻机原理当时引不起英国工业界的兴趣〇为什么用途广泛的电马 达(其原理祗是安培定律)没有很早的发展〇其中重要原因之一是这些都 要大量的电力,而当时还没有一个便宜的发电方法(电池发电太贵了)。 因此,用电量较小的通讯器材(电报、电话),就率先发达。对当时的一 般民众而言,生活中用电还是少见的事。电报是紧急时才用的,而电话也 只有少数有钱人才装得起。 要等发电机成功之后,用电量大的器材,才能发展。而电器之普及,也才 能实现。 ? ? ? 爱迪生与供电系统 ?1881年,计划在纽约市建立发电厂。 ?需要克服的困难 ?让大家接受电灯 ?市政府批准 ?经费 ?设厂设备、零件 ?为解决问题,不断的发明 ?1882年9月4日完成。 1896尼加拉瀑布水力发电开 始。世界的电化,从此展开。 供电系统电流之争 直流电、交流电? 美国各地纷纷建立发电厂。 爱迪生的发电厂送出的电力是直流电,它的缺点是电力不能传送太远,因此 必须在各地建立小规模的电厂。 蒂斯拉(Tesla)原本是爱迪生的助手,因为一件事情摩擦,愤而离开爱迪生, 投入威斯汀豪斯旗下,于1888年,蒂斯拉成功地建成了一个交流电电力传送 系统。他设计的发电机比直流发电机简单、灵便,而他的变压器又解决了长 途送电中的固有问题。利用变压器,可将输入线路的电压提高,在送入家庭 用户或工厂之前,再把电压降下来。(变压器P=IV; 电力线 P=I^2 R) 为了维护自己的系统,爱迪生和威斯汀豪斯(Westinghouse)在杂志、刊物上 进行论战 以及大量的政治游说。 一开始,交流电系统受到严重的打击,甚 至成为死神的同义语 ,但在其后的几年,交流电的发展和应用迅速扩大, 逐渐占领用户市场,取得最后的胜利。 1912年,蒂斯拉被授予诺贝尔物理学奖金。但是,当他得知将与爱迪生一起 分享这一荣誉时,他表示不接受授奖,这样奖金便转发给了瑞典物理学家尼 尔斯·古斯塔夫·达伦。 电磁感应 十九世纪物理学最重要的发现,电磁学里最美丽的诗篇 ? ? ? ? ? ? 1821年,「要将磁转成电」 十年的努力实验,依然没有结果。 神秘的振动 金钱的抉择 1831年9月23日,终于发现关键点,一个移动的磁铁或通了电流的筒 状线圈,也可以使附近的线圈中,产生感应电流 这一日后来被定为电机工业的诞生日。 爱迪生(Edison, 1847-1931) 天才是一分的天份,加上九十九分的后天努力 问题儿童 ? 小时候的他超喜欢问「为什么〇」,而 且超喜欢亲自试验。 ? 想学母鸡孵蛋,结果压碎了一窝蛋。 ? 捉两只大猫,想使牠们的毛皮互相 摩擦生电,结果是落得满身抓伤。 ? 有一天,爱迪生终于问起火药是怎 么做的〇结果…… ? 爱迪生真正受过的学校教育只有三个月, 因为他那爱发问的习惯,令学校老师大 为光火,母亲只好把他带回家,自己教 导。 与电结缘 12岁在火车上卖报々车厢上做化学实验,引起火灾,被忿怒的车长打 成一只耳聋。 有一次因为救了站长的儿子,而被安排成报务员,自此接触的电的知 识。 自制一台自动定时发报机 ,被车务主任发现而被炒鱿鱼 。 成为发明家 21岁到纽约找到电报机维修的工作,闯出了名声,成了发明家,取得 许多的专利,后来成立了自己的工程公司,专门制造和改良一些事务 机器 。 1876年,爱迪生在纽约南方的「梦罗园」,成立了他的实验发明中心, 就是我们一般所说的「爱迪生发明工厂」。这里拥有精密的设备仪器, 还有一批才华卓越的各类专家。1876年到1887年间,这一群以爱迪生 为首的科学家,在这里进行系统的、复杂的、品类繁多的科学研发工 作。 发光的原理 热放射 于原子、分子、离子等物质内,由于热振动放射出能源的现象称为热放射。 把物质维持高温就成白热状态,相对的短波长的放射能增多,可见光就增加。 白热灯泡是利用热放射发光是连续光谱。 发光 热放射以外的放射总称为发光,即是物质吸收光、电、放射、热、阴极线、化学反应 等的能源,变成激发状态,而成为光能放出的现象。放电发光是气体放电中被加速的 自由电子与原子(或是分子)冲突而引起,发生的放射现象。于低压瓦斯放电能的电 线光谱,其波长是依能源准位而决定。 低压钠光灯、日光灯是利用低压放电的,于高压瓦斯放电线光谱之宽度较大,而波长 会移位于较短与较长之两端。同时连续光谱会增加,水银灯、高压钠光灯就是其例。 激发是分子时就成为带光谱。 爱迪生的电灯之路 ?爱迪生决心发明白炽灯,他查阅200多册的书籍,记下 大量的笔记,认为关键是灯丝。 ?碳丝〆发生燃烧 ?抽空气脱氧〆自制抽气机、玻璃灯泡々亮8分钟 ?其它导体〆铀、白金、铁丝等共1600 多次耐热材 料 ?绵线烧成的碳丝〆亮45小时(1879年) ?600 多种植物纤维的实验 ?竹子烧成的碳丝〆1200小时(1880年),第一只实 用的电灯。 ?从开始到成功,总共是13年。 ?…可是要让灯普及,还有一段路要走。 气体放电灯与日光灯 人们在研究气体放电时,发现水银蒸气有很奇特的作用。在灯管内充入水银,使它的气压 只有大气压力的百万分之一,放电电流大于0.1安培时,这种灯的放电比较强烈,是一种 弧光放电,不过它有60%的功率都转为紫外光,发光效率比白炽灯还低。 能不能将这些紫外光变成可见光呢? 1939年,一种新式的灯管出现,它在内壁涂上荧光物质,居然发出白光,而且可以和白炽 光发出一样亮度的光,可是耗电却少了许多。 这就是萤光灯,属於低压水银萤光灯,我们日常见到的日光灯就是这类的灯,除了水银蒸 气外,还掺入了少量的氩气以帮助放电,而灯丝上也涂有易放电的物质,如氧化钾或氧化 钙 。两端通以高电压,迫使氩气放电。这些氩气所放出的电子,高速撞击水银原子,使 水银原子提升到一个高能量状态(叫做『电子激发态』)。高能量的激发态原子非常不稳 定,因此,很快就放出光来而回到原来的安定状态。当水银回到 最稳定状态(Ground State)时, 释放出波长为 2540埃的紫外光。 可是 这些紫外光可是无法穿透日光灯管壁 的 霓虹灯(Neon Light) 在1898年,英国化学家雷姆赛(Sir William Ramsay)和特拉弗(Dr Morris Travers)两人,把空气中的氧和氮用化学方法移除后,在液态空气中发现了 一种奇怪又稀少的气体。这种气体无、无味、无嗅,而且不会被燃烧。但当 他们把这种气体密封在一条半真空的玻璃管中,在玻璃管的两端通上电流, 原来没有任何颜色的玻璃管,却会射出鲜艳可爱的红光来。就是这样,世界 上第一支霓虹灯诞生了。他们面对着这种奇异的气体和这美丽的光彩下,他 们称这种新发现的气体为 “氖”(Neon), 氖(Neon)在希腊文中的意思是 “新”。 充在灯管中能发出红光的种气体是氖气。若要霓虹灯产生不同的色彩,这时 需要请绿、黄色,蓝色、白色的荧光粉来帮助。例如,将蓝色的荧光粉涂在 玻璃管的内壁上,把玻璃管弯制成所需要的文字或花纹图案后,装上电极,并 把玻璃管内的空气抽干净,再充进氖气,就成了粉红色的霓虹灯了。如果涂 上了蓝色荧光粉的灯管中充入氩气和水银,就成了蓝色的霓虹灯;要是涂有 绿色荧光粉的灯管中充入氖气,就成橙红色;如果把氖气改为氩气和水银,便 会成为绿色霓红灯。 高压电电磁辐射对日常生活的影响 ? 一般居民楼顶上的电线都是11万伏的高压电线,会产 生较强辐射,对人体有危害。按规定不许从居民区通 who 已经确认高压输电产生 的工频电磁场是人类可疑致癌物。高电磁场强度可 其癌细胞的生长速度比正常人快二十四倍。尤其是 220kv高压线周围40米—— 300米范围内人群患白血病、癌症的机率是其他地区 О搜房看房搜房 ?正确理解电与生活的关系 电的益处 ? 在漆黑的夜里,古老的油灯已经不能再满足现代人 的需要,电已经成为现代人生活不可缺少的东西。 没了电,我们欣赏不到精彩的电视节目;没了电, 医生无法使用无影灯做手术;没了电,工厂的机器 就会停止转动;上夜班的人们就无法工作。没了电, 我们在室外只能依靠微弱的月光摸索着行进…… ? 做饭时,电饭煲需要电;黑夜里,电灯需要电;用 电脑时,电脑需要电;打电话时电话需要电……。 电的危险与安全用电 ? 虽然电该我们的生活带来了许多便利,但如果在生产和生活中 不注意安全用电,会带来灾害。例如,触电可造成人身伤亡, 设备漏电产生的电火花可能酿成火灾、爆炸,高频用电设备可 产生电磁污染等。 ? 为此,我们必须拥有安全用电的意识。电冰箱、电视机、洗衣 机、空调器等家用电器的普及,为人们的生活带来了诸多便利。 但是,要注意电源的安全使用,以避免不必要的伤害。带金属 外壳的电器应使用三脚电源插头。有些家电出现故障或受潮时 外壳可能漏电。一旦外壳带电,用的又是两脚电源插座,人体 接触后就有遭受电击的可能。 耗电大的家用电器要使用单独的 电源插座。因为电线和插座都有规定的载流量,如果多种电器 合用一个电源插座,当电流超过其额定流量时,电线便会发热, 塑料绝缘套可能熔化导致燃烧。电压波动大时要使用保护器。 电对人们的重要性 ? 电的应用极其广泛,在生产技术上引起划时代的 革命,在现代工业、农业及国民经济的其他各部 门中,电力作为主要的动力来源,如:电灯、电 话、电影、电视、电脑、无线广播等都离不开电! 总之没有电将会给我们的生活带来很多不便!也 会给国家带来巨大的损失! ? 电和人类的生活息息相关,至少可以说,现代社会 国家和城市没有电会因此而瘫痪.国防\交通\日常 生活等等都离不开电.