人类进入电气时代的标志
——19世纪末电的发明和应用今日的世界已是电的世界,我们几乎没有一天可以离得开电。早上起来,被用电池驱动的钟吵醒,扭开电灯,掀开暖和的电毯被,打一个呵欠,开始了忙碌的一天。而这一天没有电,你会觉得忽然变得无所事事,因为大部分的工作都得停止。没有电,洗衣机不能用,衣服不能洗、不能烘、电视不能看;电脑不能打;十字路口的红绿灯不能亮等等。看样子这真是一个寸步难行的世界。
电的发明和应用是伴随着第二次工业革命而开始的。
在电力的使用中,发电机和电动机是相互关联的两个重要组成部分。发电机是将机械能转化为电能;电动机则是将电能转化成机械能。早在1819年,丹麦科学家奥斯特就发现了电流的磁效应现象。1820年,法国科学家安培根据奥斯特的报告,对磁场与电流之间的关系作了进一步的整理与研究。他认为,两条电线平行放置的时候,电流流动的方向相同时,会相互排斥;相反,则会相互吸引。如果将电线绕成线圈,通电后,线圈就会像自然的磁石一样。现在,安培的名字已经家喻户晓,成为电流强度单位的名称。大约在同一时期,德国人欧姆发现了电阻定律:导体上存在着一种阻力,随着它长度的增加而增加,但随着截面面积的增加而减小。电阻的存在使电流随着电线长度的增加而逐渐减弱。1831年,英国科学家法拉第发现了电磁感应现象,提出了发电机的理论基础。法拉第是近代电磁学的奠基人,他的发现为电的应用开拓了广阔的道路。
从19世纪60年代起,出现了一系列的电气发明。1866年,德国工程师西门子制成了发电机,但是,这种直流发电机还不够完善。1870年,比利时人格拉姆发明了电动机,电力开始被用来带动机器,成为补充和取代蒸气动力的新能源。随后,电灯、电话、电焊、电钻、电车、电报等,如雨后春笋般涌现出来。各种电动生产工具和生活用具的出现,导致了对电的大量需求。同时,把电力应用于生产,必须解决远距离输送问题。1882年,法国学者德普勒发现了远距离送电的方法。同年,美国著名发明家爱迪生在纽约创建了美国第一个火力发电站,把输电线连接成网络。随着对电能需求的显著增加和用电区域的扩大,直流电机显示出成本高、易出事故等缺点。从19世纪80年代起,人们又投入了对交流电的研究。交流电具有通过变压器任意变化电压的长处。1885年,意大利科学家法拉里提出的旋转磁场原理,对交流电机的发展起到了重要作用。19世纪80年代末90年代初,人们创制出三相异步发电机,这种比较经济、可靠的三相交流电迅速得到推广,电力工业的发展进入新的阶段。电力照亮了城市和农村,为工厂和矿山提供了方便灵活的强大动力,成为生产、交通运输、通讯等全面转向工业化的决定因素。
电力作为一种新能源,不仅为工业提供了方便而廉价的新动力,而且有力地推动了一系列新兴工业的诞生。以发电、输电、配电为主要内容的电力工业和制造发电机、电动机、变压器、电线电缆等的电气设备工业迅速发展起来。列宁指出:“电力工业是最能代表新技术成就,代表19世纪末20世纪初的资本主义的一个工业部门。”随着电力的广泛应用,人类社会由蒸气时代进入电气时代。