电的发现和使用:用爱是发不了电的

电给人类社会带来了不仅是灯泡,还有光明。

1879年10月21日,托马斯·爱迪生在吸取当时各类灯泡存在的缺点的基础上,进一步改良灯泡,大大延长了灯泡寿命。随后,他组建的公司让白炽灯从发明到真正实际应用于商业,可以说,从此人类对电开始进一步的大规模使用,也深刻改变了人类的社会生活。正如他说的:“我们将使电变得便宜,只有富人会烧蜡烛。”

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回溯历史,人类从发现电,研究电到最终使用电,经历了漫长的时间。而人类对于电的广泛使用,是以电灯的发明为标志,这让人类从第一次工业革命的 “蒸汽时代”进入到第二次工业革命的“电气时代”。直到今日,电能仍是现代工业社会的“骨干”,人类生活已经完全离不开对电的使用。

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万家灯火

那么人类是如何一步一步认识电的呢?

首先,早期人类发现了动物电和静电。

从远古人类的记载中发现,人类曾在动物上观察到电的存在。

比如“发电鱼”,根据公元前2750年撰写的古埃及书籍,这些鱼被称为“尼罗河的雷使者”,是所有其它鱼的保护者。

公元前2世纪之后,根据纪录,希腊、罗马、后来的阿拉伯,在这些地方的自然学者、医生等等,对于电鲶和地中海的电鳐所散发出的强烈电击仍旧感到极为困惑。

人类早期观察到的另外一个电的现象就是静电。

大概在公元前7世纪,“科学和哲学之祖”,古希腊人泰勒斯做了一系列关于静电的观察,比如用毛皮去摩擦琥珀,被摩擦过的琥珀便能吸引一些像绒毛、麦秆一些轻小的东西。他推论摩擦会使琥珀变得磁性化。

在中国古代,也有关于静电的描述,如西晋名臣张华曾说:“今人梳头,脱著衣时,有随梳、解结有光者,亦有咤声。”唐代诗人、博物学家段成式也曾描述了黑暗中摩擦黑猫皮起电:“猫黑者,暗中逆循其毛,即若火星”。

其次,人类通过实验获得电。

到1600年,“电学之父”威廉·吉尔伯特开始对于电与磁的现象出现系统性研究,发现用摩擦的方法,不但可以使琥珀具有吸引轻小物体的性质,而且还可以使不少别的物体如玻璃棒、硫磺、瓷、松香等具有吸引轻小物体的性质。他为这种现象创建了新的拉丁术语“electrica”, 这个词就是从希腊文的“琥珀”这个词演变而来的。

18世纪时,本杰明·富兰克林著名的风筝实验,证实了闪电是电的一种现象。之后,随着富兰克林的电荷守恒定律,查尔斯·库仑的库仑定律的等科学理论的提出,电的研究已提升成为一种精密科学。

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富兰克林“风筝”实验

到了1800年,亚历山大·伏打伯爵将铜片和锌片浸于食盐水中,并接上导线,制成了第一个电池:伏打电池,堪称是现代电池的元祖。此时的人类,已经开始对电有初步的使用。

最后,人类大规模使用电。

随着18世纪中叶第一次工业革命的爆发,人类进入科技迅速发展的时段,人类使用的动力也不再是传统的人力,畜力、水力、风力等传统动力,蒸汽和热能逐渐被人类驯服。

第一,在工业生产上,人类用电能取代了原始动力。

1820年,汉斯·奥斯特在课堂做实验时意外发现,电流能够偏转指南针的方向,电流周围会生成磁场,即电流的磁效应。法拉第从中得到了启发,在1821年,他成功地发明了一种简单的装置。在装置内,只要有电流通过线路,线路就会绕着一块磁铁不停地转动。事实上,法拉第发明的是第一台电动机,奠定了电动机科技的基础。

伴随着发电机和电动机的不断改进,尼古拉·特斯拉发明了感应电动机和发现交流电。此后,人们又发明了大容量远距离输电技术,电能可以规模化生产、传输并得到应用。与当时的机械能、热能、光能、磁能等相比,它更具备可控性、安全性、效率快等特点,因此电能逐渐取代蒸汽动力,成为最重要的生产能源。

第二,电的使用,让人类在照明、通讯、交通等生活领域取得了巨大的进步。

先说照明方面。

电延长了人们工作、生活时间。例如前文提到的爱迪生对电灯泡的发明和改良。在1879年,他改良的灯泡成功维持灯泡13个小时。到了1880年,他造出的炭化竹丝灯泡曾成功在实验室维持1200小时。爱迪生的灯泡,让近代社会的夜晚不再如古代那样漆黑。

再说通讯方面。

电报发明于19世纪初,后来不断改良,成为工业社会的其中一项重要发明。早期的电报只能在陆地上通讯,后来使用了海底电缆,开展了越洋服务。到了20世纪初,开始使用无线电报,电报业务基本上已能抵达地球上大部分地区。可以说,电报的发明,改变了人类此前远距离通讯主要靠驿送、信鸽、信狗以及烽烟等方式的历史。

在电报的基础上,人们又发明了电话。安东尼奥·穆齐在1854年创建了类似电话的设备,而人们更熟知的发明家贝尔,在19世纪70年代成为第一个拥有电话专利的人,也被认为是第一个使用电话的发明者。

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贝尔在接电话

1876年3月10日,贝尔与他的沃森先生试验了世界上第一台可用的电话机。贝尔通过送话机喊道:“沃森先生,请过来!我有事找你!”。这样,人类有了最初的电话,揭开了一页崭新的交往史。随着人类对电话的改进,人类远距离通讯进入即使阶段。

最后再看交通。

1879年,德国工程师西门子在柏林的博览会上首先使用电力带动轨道车辆。此后俄国的圣彼得堡、加拿大的多伦多都进行过开通有轨电车的商业尝试。匈牙利的布达佩斯在1887年创立了首个电动电车系统,1888年美国弗吉尼亚州的里士满也开通了有轨电车。

第二次工业革命后,大约在20世纪20年代,是电车的黄金时期。英国的大小城市都大规模修建电车系统,而且票价十分低廉。电车成为当时工人阶级的主要交通工具。当时的电车也十分舒适,设有封闭的头等舱。当然随着后来战争对于电车轨道、电车站台的破坏,以及汽车的普及,有轨电车也逐渐淡出人类历史。

由于人类对于电的基础科学的进一步深入研究,以及发明家所做出的贡献,电已经成为现代生活的必需工具,是第二次工业革命的主要动力,也为以计算机为代表的第三次工业革命奠定基础。

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