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文章来源 : 广东优科检测 发表时间:2024-03-14
蒸汽机诞生于第一次工业革命,人类从此走上了能源时代,随着时代的发展,蒸汽机的效率不足以满足社会生产的需求,所以第二次工业革命的中心就是围绕着电能,从此,电能彻底改变了人类的发展道路。
人类社会几十万年间的整个发展路线,无不是围绕着能源展开的,回看人类发展最快的近200年,恰恰是从电的发现开始的,这不是巧合,这是因为电本身的特点决定的。电不仅是能源,更是信息的载体。
人们是如何发现电的?又是怎么利用的?下面就给大家介绍一下和电有关的四个伟大时刻!
说到电,很多人都会提到本杰明·富兰克林,其实富兰克林身份不止是一个科学家,他还是成功的作家、商人、政治家、发明家、外交家、“美国国父”。今天我们来了解一下作为科学家的他,从小我们就从书本上知道,一个雷雨天,他冒着生命危险使用金属线放风筝,成功把雷电引下来,从而证明了雷电和我们生活中的静电在本质上是一样的。
其实这个实验并没有那么简单,他没有凭着自己被雷电电到麻木了,就轻易地下结论说雷电就是电,他先是通过一个自制的莱顿瓶把雷电收集起来,回到实验室,然后使用收集的雷电做了很多电学实验,这才证明了雷电的本质,整个过程,有着科学严密的论证过程。
在电学领域,他还有以下的重大成就:
1、首次提出电流的概念,推翻了电的双向流动,确定电是单向流动的;
2、科学合理地阐述了摩擦生电的现象本质;
3、提出了电量守恒定律;
4、定义了正电和负电;
富兰克林的伟大不仅在于发现了电并揭示了电的本质,从而开启了一个电学新时代,更重要的在于他的科学精神一直鼓舞着后人。
知道了电的本质,人们很自然就想着学会怎么去创造并使用它,但是人们发现这个东西存储有些困难,于是就有了电池的诞生,这就是电学史上第二个伟大时刻。
数千年的时间里,人们对电的认识一直停留在静电这个层面,古希腊的人们早就知道了用毛皮摩擦琥珀后,琥珀会吸引细小的东西,但是却没人知道这种现象的本质是什么?
直到18世纪80年代,一次正常的青蛙解剖实验中,让人类第一次发现了电流,当时意大利科学家伽尔瓦尼在解剖青蛙时,意外发现了用两种不同的金属棒接触青蛙,会产生微弱的电流。但是伽尔瓦尼认为这是一种青蛙体内的生物电。
但是意大利物理学家伏特知道了这件事后,意识到没这么简单,他认为这是因为不同金属之间会有电势差,就像水从高处往抵触流动一样,因此才会产生流动的电,事实证明这是正确的,而青蛙就相当于我们现在说的电解质。
后来,伏特在做实验的过程中把青蛙换成了盐水,然后用铜和锌两种不同的金属放到盐水中,很自然就产生了电流。由于铜和锌之间的电势差比较小,只有0.7伏左右,但是伏特很巧妙地把6个这样的装置串联在一起,就获得了大约4伏的电流,从此电池就诞生了,电学的研究在此基础上取得了更多重大的突破。
后来,人们为了纪念伏特在电学上做出的重大贡献,就用他的名字作为电压的单位。电池除了在生活和科研中有一些特定的用途,其实还揭示了能量是可以互相转化的这一自然规律,可惜的是,当时由于时代的限制,人们还没有清晰地认识这一点。
随着社会的发展,人们对电的研究越发深入,在搞清楚它的原理和本质后,接下来就是向电能的利用方向迈进了。这就是电学史上第三个伟大时刻——利用电能。
电能的利用需要用到发电机和电动机,发电机是将其他能源转变为电能,电动机则是将电能转变为其他能源,不管是发电机还是电动机,都是建立在电磁学理论上的,因此电磁学成为了利用电能的重中之重。
1820年,丹麦物理学家奥斯特在给学生上课后收拾仪器时,无意间发现通电导线旁边的磁针动了一下,因此发现了电流的磁效应,这也是电动机的工作原理。
这之后的法拉第,接着奥斯特的发现继续研究,最终发现了磁生电现象,这极大推动了发电机的研究。后来,天才的麦克斯韦,将前人的研究成果通过数学理论推理,从而建立了现代的电磁学的基础,完成了电、磁、光的大一统,这就是麦克斯韦方程组。
爱因斯坦称赞麦克斯韦是对20世纪影响最大的19世界的物理学家。人们也将麦克斯韦视为牛顿之后最伟大的科学家。
随着社会的进步和发展,各种行业都发展到了一定的瓶颈,同时关于电能的研究理论也趋近成熟,这是电能普及的前提条件。
推动这一伟大时刻的并不是那些科学家,而是来自于德国和美国的一大批企业家,他们出于企业发展的思考,将电能和各种产业进行深度融合,极大拓展了电能的应用前景。
来自德国的商业巨头西门子发明了世界上第一台真正能够应用在工作中的交流电发电机,他的发明更多地是想提升企业的利润,但是就是这种最初的动力,才迫使更多的企业家投身于电能的普及。
他也是受到法拉第的研究启发,才发明了发电机,之后他的公司开始批量生产,从此电能快速进入人们的生活,整个社会由此进入了电力时代。
电,从被发现到现在也就短短200多年,但是对人类社会产生的影响是巨大而深远的,远不是过去几万年间人类社会发展进步所能比的,特别是生产力的提高。
随着人类对科学进步的重视程度不断加深,各种各样的发明和创造被用来服务人类社会,整个社会的进步速度不断提高,谁也不知道人类社会发展的尽头是什么?
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