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18世紀60年代人類開始了第一次工業革命,並創造了巨大的生產力,人類進入「蒸汽時代「。100多年後人類社會生產力發展又有一次重大飛躍。人們把這次變革叫做「第二次工業革命」,今天所使用的電燈、電話都是在這次變革中被發明出來的,人類由此進入」電氣時代「。

1時代來臨

汽車飛機
汽車和飛機的問世是第二次工業革命時期應用技術上的一個重大成就。19世紀80年代中期,德國發明家卡爾·本茨提出了輕內燃發動機的設計,這種發動機以汽油為燃料。內燃機的發明,一方面解決了交通工具的發動機問題,引起了交通運輸領域的革命性變革。19世紀晚期,新型的交通工具──汽車出現了。80年代,德國人卡爾·本茨成功地製成了第一輛用汽油內燃機驅動的汽車。1896年,美國人亨利·福特製造出他的第一輛四輪汽車。與此同時,許多國家都開始建立汽車工業。隨後,以內燃機為動力的內燃機車、遠洋輪船、飛機等也不斷湧現出來。1903年12月17日,美國的萊特兄弟製造的飛機試飛成功,實現了人類翱翔天空的夢想,預告了交通運輸新紀元的到來。另一方面,內燃機的發明推動了石油開採業的發展和石油化學工業的產生。石油也像電力一樣成為一種極為重要的新能源。1870年,全世界開採的石油只有80萬噸,到1900年猛增至2 000萬噸。
電堆由來
從吉爾伯特以來,人們基本研究的是靜電。富蘭克林等人研究閃電,研究發現不是持續的電流。人們不知怎樣發電 。
伏打電堆是電池的原型,它的出現改變了靜電研究的狀態,使人們對電流能夠有深入地認識。這不僅僅表現在動電學研究上,更重要的是,由此開啟了人類的電氣時代。
發現電流
1780年9月的一天,義大利波洛尼亞大學的醫學和解剖學教授伽伐尼和他的兩個助手做實驗。他們做的是解剖青蛙的實驗,要將青蛙做成切片。青蛙被解剖完了,青蛙下肢的神經完全暴露出來。一名助手順手把解剖刀放在了一隻蛙腿的神經上,突然間,已經死了的青蛙竟然動了!四隻蛙腿抽搐顫動。伽伐尼沒有放過這個異常現象。他於是立即重複做這個動作,結果發現蛙腿一接觸到金屬解剖刀,便開始抽動。伽伐尼心想,這是電現象,也許是由於自然界中的電而產生的。在大雷雨天,伽伐尼將青蛙用銅絲掛起來,吊在鐵格子上,閃電交加時,他看到青蛙腿在抽動。為了進一步證明他的想法,他在萬里無雲的大晴天做這個實驗,結果青蛙依然抽動。本來想證明自己的觀點,卻被實驗推翻了。因為晴天時,基本上收集不到大氣電荷。後來,伽伐尼在封閉的屋子裡繼續實驗,發現使用相同的金屬聯結起來,分觸蛙神經,蛙腿不能抽動,而使用不同的金屬觸及蛙神經並且相聯結,則可以發生抽動現象,但不同的金屬引起的抽動程度不一樣,有的劇烈有的緩慢。之所以一開始發現蛙腿抽動,原因就在於解剖刀是金屬,而蛙放在金屬的解剖桌上,助手順手把解剖刀一放,刀與桌相連,又觸及蛙腿,引起了抽動。但是為什麼抽動,伽伐尼沒有想明白。
他認為,金屬相連接構成迴路,所以導電。這一點他認識得十分正確。然而他是一名生物電研究者,他忽略了不同金屬才能引起蛙腿抽動的事實,卻把蛙作為原因。
伽伐尼認為,電來自有機體內部。動物神經相當於一個萊頓瓶,金屬構成迴路,由此導電。他還認為,這種電必須由不同的金屬才能激發出來。伽伐尼認為這是「動物電」。1791年,伽伐尼發表了論文《論肌肉運動中的電力》。這一發現轟動一時,人們聯想到海里的鰻魚之類帶電的動物,也沒有表示什麼懷疑。
理學家
然而有一個人對伽伐尼深表懷疑,他就是義大利物理學家伏打。伏打於1745年出生,是一位青年科學家。他在義大利帕維亞大學教授自然哲學。1791年,伏打獲得皇家學會的科普利獎,併當選為皇家學會會員。伏打重新做實驗,根據相同的金屬不能產生電流這個現象,他將注意力轉移到了金屬本身。1792年,伏打指出,伽伐尼所言的動物電是不存在的。伽伐尼恰恰弄反了,不是金屬無用,恰恰是兩種不同金屬產生的電流,蛙腿則起了一個檢驗電荷是否存在的作用。
1794年,伏打不斷地做了無蛙腿參與的實驗,他用不同的金屬相觸,檢測了電流的發生。其實,早在1752年,有一位義大利學者就有過伏打類似的經歷。這位學者名叫祖爾策。他有一次,很偶然地將鉛片與銀片含在嘴裡,放在舌尖上。結果舌尖有一種特殊的味道,其實這不是什麼味道,而是兩種不同金屬與濕潤的舌尖形成通路,有電流經過的麻酥酥的感覺。
但是祖爾策沒有找到原因,也沒有再把這件事放在心上。就這樣白白地浪費了發現電流的大好時機。伏打和伽伐尼二人觀點不同,開始爭論。在論爭中,伏打做了一系列的實驗,結果證明他的觀點更接近正確的實驗現象。伏打得到一個金屬序列:鋅、錫、鉛、銅、銀、金……這就是著名的物理上的伏打序列。在這個序列中,任意兩種金屬相接觸就可產生電流,距離越遠的兩種金屬相連接,產生的電流越強。伏打還發現,接觸后,排在前面的金屬帶正電、排在後面的金屬帶負電。
1799—1800年,伏打發明了發生裝置——伏打電堆,它能夠產生持續的直流電。
伏打電堆
伏打具體地敘述如下:「取上30塊、40塊、50塊,當然60塊更好,這樣較多的銅片,如果是銀片,則會更好。將它們每一塊都與另外一種金屬片相接觸,這另外一種金屬片選用錫片或鋅片,後者則更好。「用同樣數目的水層,或者同樣數目的用液體浸泡過的卡紙或皮革等均可,我發現水並不理想,如果用鹽水或鹼液是最好不過。「一切準備就緒,把那些卡紙或皮革夾在每對或每個組合所包含的兩種不同的金屬之間。這樣間隔而成,按照順序循環排列,這就做好了一個發電體。」這種裝置,如果疊得越多,電流就越強。1800年,伏打致信英國皇家學會主席布克司,布克司將信發表在皇家學會的公報上,一舉驚人。
1802年,美國與俄國的物理學家在伏打發明的基礎上,分別做成了兩個大電堆,發電產生的熱把金屬都熔化了,可見電堆之巨大。伏打後來又繼續改進,制出了更加易用的電堆。穩定直流電流的出現宣告了人類的電氣時代的到來。

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雜誌內容
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