电学发展史整理版

1、电学发展史整理版电学发展史电一词在西方是从希腊文琥珀一词转意而来的，在中国则是从雷闪现象中引 出来的。自从18世纪中叶以来，对电的研究逐渐蓬勃开展。它的每项重大发现都 引起广泛的实用研究，从而促进科学技术的飞速发展。现今，无论人类生活、科学技术活动以及物质生产活动都已离不开电。随着科 学技术的发展，某些带有专门知识的研究内容逐渐独立，形成专门的学科，如电子 学、电工学等。电学又可称为电磁学，是物理学中颇具重要意义的基础学科。电学的发展简史有关电的记载可追溯到公元前 6世纪。早在公元前585年，希腊哲学家泰勒斯 已记载了用木块摩擦过的琥珀能够吸引碎草等轻小物体，后来又有人发现摩擦过的 煤玉也具有

2、吸引轻小物体的能力。在以后的 2000年中，这些现象被看成与磁石吸 铁一样，属于物质具有的性质，此外没有什么其他重大的发现。在中国，西汉末年已有磕瑁（玳瑁）吸偌（细小物体之意）”的记载；晋朝时进一 步还有关于摩擦起电引起放电现象的记载今人梳头，解著衣时，有随梳解结有光 者，亦有咤声o1600年，英国物理学家吉伯发现，不仅琥珀和煤玉摩擦后能吸引轻小物体，而 且相当多的物质经摩擦后也都具有吸引轻小物体的性质，他注意到这些物质经摩擦 后并不具备磁石那种指南北的性质。为了表明与磁性的不同，他采用琥珀的希腊字 母拼音把这种性质称为电的。吉伯在实验过程中制作了第一只验电器，这是一根 中心固定可转动的金属细

3、棒，当与摩擦过的琥珀靠近时，金属细棒可转动指向琥 珀。大约在1660年，马德堡的盖利克发明了第一台摩擦起电机。他用硫磺制成形如地球仪的可转动球体，用干燥的手掌摩擦转动球体，使之获得电。盖利克的摩擦起电机经过不断改进，在静电实验研究中起着重要的作用，直到19世纪霍耳茨和推普勒分别发明感应起电机后才被取代。18世纪电的研究迅速发展起来。1729年，英国的格雷在研究琥珀的电效应是 否可传递给其他物体时发现导体和绝缘体的区别 ：金属可导电，丝绸不导电，并且 他第一次使人体带电。格雷的实验引起法国迪费的注意。1733年迪费发现绝缘起来的金属也可摩擦起电，因此他得出所有物体都可摩擦起电的结论。他把玻璃上产

4、 生的电叫做玻璃的，琥珀上产生的电与树脂产生的相同，叫做树脂的。他得到: 带相同电的物体互相排斥；带不同电的物体彼此吸引。1745年，荷兰莱顿的穆中布鲁克发明了能保存电的莱顿瓶。莱顿瓶的发明为电 的进一步研究提供了条件，它对于电知识的传播起到了重要的作用。差不多同时，美国的富兰克林做了许多有意义的工作，使得人们对电的认识更 加丰富。1747年他根据实验提出：在正常条件下电是以一定的量存在于所有物质中 的一种元素；电跟流体一样，摩擦的作用可以使它从一物体转移到另一物体，但不 能创造；任何孤立物体的电总量是不变的，这就是通常所说的电荷守恒定律。他把 摩擦时物体获得的电的多余部分叫做带正电，物体失去

5、电而不足的部分叫做带负 电。严格地说，这种关于电的一元流体理论在今天看来并不正确，但他所使用的正 电和负电的术语至今仍被采用，他还观察到导体的尖端更易于放电等。早在 1749 年，他就注意到雷闪与放电有许多相同之处，1752年他通过在雷雨天气将风筝放入云层，来进行雷击实验，证明了雷闪就是放电现象。在这个实验中最幸运的是富 兰克林居然没有被电死，因为这是一个危险的实验，后来有人重复这种实验时遭电击身亡。富兰克林还建议用避雷针来防护建筑物免遭雷击，1745年首先由狄维斯 实现，这大概是电的第一个实际应用。18世纪后期开始了电荷相互作用的定量研究。1776年，普里斯特利发现带电 金属容器内表面没有电

6、荷，猜测电力与万有引力有相似的规律。1769年，鲁宾孙通过作用在一个小球上电力和重力平衡的实验，第一次直接测定了两个电荷相互作 用力与距离二次方成反比。1773年，卡文迪什推算出电力与距离的二次方成反 比，他的这一实验是近代精确验证电力定律的雏形。1785年，库仑设计了精巧的扭秤实验，直接测定了两个静止点电荷的相互作用 力与它们之间的距离二次方成反比，与它们的电量乘积成正比。库仑的实验得到了 世界的公认，从此电学的研究开始进入科学行列。1811年泊松把早先力学中拉普拉斯在万有引力定律基础上发展起来的势论用于静电，发展了静电学的解析理论。18世纪后期电学的另一个重要的发展是意大利物理学家伏打发明

7、了电池，在这 之前，电学实验只能用摩擦起电机的莱顿瓶进行，而它们只能提供短暂的电流。1780年，意大利的解剖学家伽伐尼偶然观察到与金属相接触的蛙腿发生抽动。他 进一步的实验发现，若用两种金属分别接触蛙腿的筋腱和肌肉，则当两种金属相碰 时，蛙腿也会发生抽动。1792年，伏打对此进行了仔细研究之后，认为蛙腿的抽动是一种对电流的灵敏 反应。电流是两种不同金属插在一定的溶液内并构成回路时产生的，而肌肉提供了 这种溶液。基于这一思想，1799年，他制造了第一个能产生持续电流的化学电 池，其装置为一系列按同样顺序叠起来的银片、锌片和用盐水浸泡过的硬纸板组成 的柱体，叫做伏打电堆。此后，各种化学电源蓬勃发展

8、起来。1822年塞贝克进一步发现，将铜线和一根 别种金属（钿）线连成回路，并维持两个接头的不同温度，也可获得微弱而持续的电 流，这就是热电效应。化学电源发明后，很快发现利用它可以作出许多不寻常的事情。1800年卡莱尔和尼科尔森用低压电流分解水；同年里特成功地从水的电解中搜集了两种气体，并 从硫酸铜溶液中电解出金属铜；1807年，戴维利用庞大的电池组先后电解得到钾、 钠、钙、镁等金属；1811年他用2000个电池组成的电池组制成了碳极电弧；从19世纪50年代起它成为灯塔、剧院等场所使用的强烈光电源，直到 70年代才逐渐被 爱迪生发明的白炽灯所代替。此外伏打电池也促进了电镀的发展，电镀是 1839

9、年 由西门子等人发明的。虽然早在1750年富兰克林已经观察到莱顿瓶放电可使钢针磁化，甚至更早在1640年，已有人观察到闪电使罗盘的磁针旋转，但到19世纪初，科学界仍普遍认为电和磁是两种独立的作用。与这种传统观念相反，丹麦的自然哲学家奥斯特接受 了德国哲学家康德和谢林关于自然力统一的哲学思想，坚信电与磁之间有着某种联系。经过多年的研究，他终于在 1820年发现电流的磁效应：当电流通过 导线时，引起导线近旁的磁针偏转。电流磁效应的发现开拓了电学研究的新纪元。奥斯特的发现首先引起法国物理学家的注意，同年即取得一些重要成果，如安 培关于载流螺线管与磁铁等效性的实验；阿喇戈关于钢和铁在电流作用下的磁化现

10、 象；毕奥和萨伐尔关于长直载流导线对磁极作用力的实验；此外安培还进一步做了一系列电流相互作用的精巧实验。由这些实验分析得到的电流元之间相互作用力的规律，是认识电流产生磁场以及磁场对电流作用的基础。电流磁效应的发现打开了电应用的新领域。1825年斯特金发明电磁铁，为电的 广泛应用创造了条件。1833年高斯和韦伯制造了第一台简陋的单线电报；1837年惠 斯通和莫尔斯分别独立发明了电报机，莫尔斯还发明了一套电码，利用他所制造的 电报机可通过在移动的纸条上打上点和划来传递信息。1855年汤姆孙（即开尔文）解决了水下电缆信号输送速度慢的问题，1866年按 送声音的设想，但未变成现实；后来，赖斯于1861

11、年实验成功，但未引起重视。 1861年贝尔发明了电话，作为收话机，它仍用于现代，而其发话机则被爱迪生的 发明的碳发话机以及休士的发明的传声器所改进。照汤姆孙设计的大西洋电缆铺设成功1854照汤姆孙设计的大西洋电缆铺设成功1854年，法国电报家布尔瑟提出用电来传电流磁效应发现不久，几种不同类型的检流计设计制成，为欧姆发现电路定律 提供了条件。1826年，受到傅里叶关于固体中热传导理论的启发，欧姆认为电的 传导和热的传导很相似，电源的作用好像热传导中的温差一样。为了确定电路定 律，开始他用伏打电堆作电源进行实验，由于当时的伏打电堆性能很不稳定，实验 没有成功；后来他改用两个接触点温度恒定因而高度稳

12、定的热电动势做实验，得到 电路中的电流强度与他所谓的电源的验电力成正比，比例系数为电路的电阻。由于当时的能量守恒定律尚未确立，验电力的概念是含混的，直到1848年基尔霍夫从能量的角度考查，才橙清了电位差、电动势、电场强度等概念，使得欧姆 理论与静电学概念协调起来。在此基础上，基尔霍夫解决了分支电路问题。杰出的英国物理学家法拉第从事电磁现象的实验研究，对电磁学的发展作出极 重要的贡献，其中最重要的贡献是1831年发现电磁感应现象。紧接着他做了许多 实验确定电磁感应的规律，他发现当闭合线圈中的磁通量发生变化时，线圈中就产 生感应电动势，感应电动势的大小取决于磁通量随时间的变化率。后来，楞次于 18

13、34年给出感应电流方向的描述，而诺埃曼概括了他们的结果给出感应电动势的 数学公式。法拉第在电磁感应的基础上制出了第一台发电机。止匕外，他把电现象和其他现 象联系起来广泛进行研究，在1833年成功地证明了摩擦起电和伏打电池产生的电 相同，1834年发现电解定律，1845年发现磁光效应，并解释了物质的顺磁性和抗 磁性，他还详细研究了极化现象和静电感应现象，并首次用实验证明了电荷守恒定 律。电磁感应的发现为能源的开发和广泛利用开创了崭新的前景。1866年西门子发明了可供实用的自激发电机；19世纪末实现了电能的远距离输送；电动机在生产和 交通运输中得到广泛使用，从而极大地改变了工业生产的面貌。场”的观

14、念。他认为：对于电磁现象的广泛研究使法拉第逐渐形成了他特有的 力线是物质的，它弥漫在全部空间，并把异号电荷和相异磁板分别连结起来；电力和磁力不是通过空虚空间的超距作用，而是通过电力线和磁力线来传递的，它 们是认识电磁现象必不可少的组成部分，甚至它们比产生或 汇集力线的源更富 有研究的价值。法拉第的丰硕的实验研究成果以及他的新颖的场的观念，为电磁现象的统一理 论准备了条件。诺埃曼、韦伯等物理学家对电磁现象的认识曾有过不少重要贡献， 但他们从超距作用观点出发，概括库仑以来已有的全部电学知识，在建立统一理论 方面并未取得成功。这一工作在19世纪60年代由卓越的英国物理学家麦克斯韦完 成。麦克斯韦认为

15、变化的磁场在其周围的空间激发涡旋电场 ；变化的电场引起媒质 电位移的变化，电位移的变化与电流一样在周围的空间激发涡旋磁场。麦克斯韦明 确地用数学公式把它们表示出来，从而得到了电磁场的普遍方程组一一麦克斯韦方程组。法拉第的力线思想以及电磁作用传递的思想在其中得到了充分的 体现。麦克斯韦进而根据他的方程组，得出电磁作用以波的形式传播，电磁波在真空 中的传播速度等于电量的电磁单位与静电单位的比值，其值与光在真空中传播的速 度相同，由此麦克斯韦预言光也是一种电磁波。1888年，赫兹根据电容器放电的振荡性质，设计制作了电磁波源和电磁波检测 器，通过实验检测到电磁波，测定了电磁波的波速，并观察到电磁波与光

16、波一样， 具有偏振性质，能够反射、折射和聚焦。从此麦克斯韦的理论逐渐为人们所接受。麦克斯韦电磁理论通过赫兹电磁波实验的证实，开辟了一个全新的领域一一电磁波 的应用和研究。1895年，俄国的波波夫和意大利的马可尼分别实现了无线电信号 的传送。后来马可尼将赫兹的振子改进为竖直的天线；德国的布劳恩进一步将发射 器分为两个振荡电路，为扩大信号传递范围创造了条件。1901年马可尼第一次建立了横跨大西洋的无线电联系。电子管的发明及其在线路中的应用，使得电磁波的 发射和接收都成为易事，推动了无线电技术的发展，极大地改变了人类的生活。1896年洛伦兹提出的电子论，将麦克斯韦方程组应用到微观领域，并把物质的 电

17、磁性质归结为原子中电子的效应。这样不仅可以解释物质的极化、磁化、导电等 现象以及物质对光的吸收、散射和色散现象；而且还成功地说明了关于光谱在磁场 中分裂的正常塞曼效应；此外，洛伦兹还根据电子论导出了关于运动介质中的光速 公式，把麦克斯韦理论向前推进了一步。在法拉第、麦克斯韦和洛伦兹的理论体系中，假定了有一种特殊媒质以太存在，它是电磁波的荷载者，只有在以太参照系中，真空中光速才严格地与方向无 关，麦克斯韦方程组和洛伦兹力公式也只在以太参照系中才严格成立。这意味着电 磁规律不符合相对性原理。关于这方面问题的进一步研究，导致了爱因斯坦在 1905年建立了狭义相对 论，它改变了原来的观点，认定狭义相对

18、论是物理学的一个基本原理，它否定了以 太参照系的存在并修改了惯性参照系之间的时空变换关系，使得麦克斯韦方程组和 洛伦兹力公式有可能在所有惯性参照系中都成立。狭义相对论的建立不仅发展了电 磁理论，并且对以后理论物理的发展具有巨大的作用电学发展史2009-07-30 18:351（公元前的琥珀和磁石希腊七贤中有一位名叫泰勒斯的哲学家。公元前 600年前后，泰勒斯看到当明 的希腊人通过摩擦琥珀吸引羽毛，用磁钱矿石吸引铁片的现象，曾对其原因进行过 一番思考。据说他的解释是：“万物皆有灵。磁吸铁，故磁有灵。”这里所说的 “磁”就是磁铁矿石。希腊人把琥珀叫做“ elektron ”（与英文“电”同音）。他

19、们从波罗的海沿岸进 口琥珀，用来制作手镯和首饰。当时的宝石商们也知道摩擦琥珀能吸引羽毛，不过 他们认为那是神灵或者魔力的作用。在东方，中国人民早在公元前 2500年前后就已经具有天然的磁石知识。据 吕氏春秋一书记载，中国在公元前 1000年前后就已经有的指南针，他们在古 代就已经用磁针来辨别方向了。2（磁，静电通常所说的摩擦起电，在公元前人们只知道它是一种现象。很长时间里，关于 这一种现象的认识并没有进展。而罗盘则在13世经就已经在航海中得到了应用。那时的罗盘是把加工成针形的磁铁矿石放在秸秆里，使之能浮在水面上。到了 14世纪初，又制成了用纯子把磁针吊起来的航海罗盘。这种罗盘在1492年哥伦布

20、发现美洲新大陆以及1519年麦哲伦发现环绕地球一 周的航线时发挥了重要的作用。（1）磁，静电与吉尔伯特英国人吉尔伯特是伊丽莎白女王的御医，他在当医生的同时，也对磁进行了研究。他总结了多年来关于磁的实验结果，于1600年出了一本取名为论磁学的书。书中指出地球本身就是一块大磁石，并且阐述了罗盘的磁倾角问题。吉尔伯特还研究了摩擦琥珀吸引羽毛的现象，指出这种现象不仅存在于琥珀 上，而且存在于硫磺，毛皮，陶瓷，火漆，纸，丝绸，金属，橡胶等是摩擦起电物质系列。把这个系列中的两种物质相互摩擦，系列中排在前面的物质将带正电，排 在后面的物质将带负电。那时候，主要的研究方法就是思考，而他主张真正的研究应该以实验

21、为基础， 他提出这种主张并付诸实践，在这点上，可以说吉尔伯特是近代科学研究方法的开 创者。(2)雷和静电在公元前的中国，打雷被认为是神的行为。说是有五位司雷电的神仙，其长者 称为雷祖，雷祖之下是雷公和电母。打雷就是雷公在天上敲大鼓，闪电就是电母用 两面镜子把光射向下界。到了亚里斯多德时代就已经比较科学了。认为雷的发生是由于大地上的水蒸气 上升，形成雷雨云，雷雨云遇到冷空气凝缩而变成雷雨，同时伴随出现强光。认为雷是静电而产生的是英国人沃尔，那是 1708年的事。1748年，富兰克林 基于同样的认识设计了避雷针。能不能用什么办法把这种静电收集起来，这个问题很多科学家都考虑过。1746 年，莱顿大学

22、教授缪森布鲁克发明了一种存贮静电的瓶子，这就是后来很有名的“莱顿瓶”。缪森布鲁克本来想像往瓶子里装水那样把电装进瓶子里，他首先在瓶子里灌上 水，然后用一根金属丝把摩擦玻璃棒能到水里。就在他的手接触到瓶子和棒的一瞬 问，他被重重地“电击” 了一下。据说他曾这样说过 ：“就算是国王命令，我也不 想再做这种可怕的实验了”。富兰克林联想到往莱顿瓶里蓄电的事，于 1752年6月做了一个把风筝放到雷 雨云里去的实验。其结果，发现了雷雨云有时带正电有时带负电的现象。这个风筝 实验很有名，许多科学家都很感兴趣，也跟着做。1753年7月，俄罗斯科学家利赫曼在实验中不幸遭电击身亡。通过用各种金属进行实验，意大利帕

23、维亚大学教授伏打证明了锌，铅，锡， 铁，铜，银，金，石墨是个金属电压系列，当这个系列中的两种金属相互接触时， 系列中排在前面的金属带正电，排在后面的金属带负电。他把铜和锌做为两个电极 置于稀硫酸中，从而发明了伏打电池。电压的单位“伏特”就是以他的名字命名 的。19世纪初，正是法国大革命后进入拿破仑时代。拿破仑从意大利归来，在 1801年把伏打召到巴黎，让他做电实验，伏打也因此获得了拿破仑授予的金质奖 章和莱吉诺-多诺尔勋章。（3）伏打电池的利用与电磁学的发展伏打电池发明之后，各国利用这种电池进行了各种各样的实验和研究。德国进 行了电解水的研究，英国化学家戴维把 2000个伏打电池连在一起，进行

24、了电弧放 电实验。戴维的实验是在正负电极上安装木炭，通过调整电极间距离使之产生放电 而发出强光，这就是电用于照明的开始。 TOC o 1-5 h z 1820年，丹麦哥本哈根大学教授奥斯特在一篇论文中公布了他的一个发现：在与伏打电池连接了的导线旁边放一个磁针，磁针马上就发生偏转。俄罗斯的西林格读了这篇论文，他把线圈和磁针组合在一起，发明了电报机（1831年），这可说是电报的开始。其后，法国的安培发现了关于电流周围产生的磁场方向问题的安培定律（1820年），法拉第发现了划时代的电磁感应现象（1831年），电磁学得到了飞速发展。另一方面，关于电路的研究也在发展。欧姆发现了关于电阻的欧姆定律（182

25、6年），基尔霍夫发现了关于电路网络的定律（1849年），从而确立了电工学。3（有线通信的历史有人说科学技术是由于军事方面的需要而发展起来的，这种说法有一定的历史 事实根据英国害怕拿破仑进攻，曾用桁架式通信机向自己的部队进报法国军队的动向。瑞典，德国，俄罗斯等国家也以军事为目的，架设了由这类通信机组成的通信网， 据说都曾投入了庞大的预算。将这种通信机改造成电通信方式的构想大概就是有线通信的开始。(1)有线通信的原理除了将前面所讲到的西林所发明的电磁式电报机以外，还有德国的简梅林发明的电化学式电报机，高斯和韦伯(德国)的电报机，库克和惠斯能(英国)的5针式电 报机等。电报机的形式也是各种各样的，有

26、音响式，印刷式，指针式，钟铃式等。其中，库克和惠斯通的5针式电报机最为有名。1837年，这种电报机曾通过架设 在伦敦与西德雷顿之间长达20公里的5根电线而投入实际使用。(2)莫尔斯电报机1837年，莫尔斯电报机在美国研制成功，发明人就是以莫尔斯电码而闻名的莫 尔斯。莫尔斯电码是一种以点，划来编码的信号。莫尔斯本来是想当一名画家，他为此在伦敦留学。1815年，他在回美国的船上听了波士顿大学教授杰克逊关于电报的一席谈话，萌发了莫尔斯电码和电报机的构 想。为了铺设电报线，莫尔斯成立了电磁-电报公司，并于1846年在纽约-波士 顿，费城-匹兹堡，多伦多-布法罗-纽约之间开通了电报业务。莫尔斯的事业获得

27、了极大成功，于是就在美国各地创办电报公司，电报业务逐 渐扩大起来。1846年，莫尔斯电报机装上了音响收报机，使用也更加方便。(3)电话和交换机1876年2月14日，美国的两位发明家贝尔和格雷分别递交了电话机专利的中 请，贝尔的申请书比格雷的申请书早两个小时到达，因而贝尔得到了专利权。1878年，贝尔成立了电话公司，制造电话机，全力发展电话事业。从发展电话业务开始，交换机就担负着重要的任务。1877年前后的交换机称为传票式交换机，话务员收到通话请求，很把传票交给另一位话务员。其后，经过反复改进，开发出了框图式交换机，进而又开发出了自动交换方式（1879 年）01891年，史端乔式自动交换机研制成

28、功。至此，自动交换的愿望就算实现了。之后研究仍在继续，又经过了几个阶段才达到现在的电子交换机。（4）海底通信电缆陆上通信网日渐完备，人们开始考虑在海底敷设通信电缆来实现跨海国家之间的通信。1840年前后，惠斯通就已经考虑到了海底电缆的问题。海底电缆有很多问题需要解决，电缆的机械强度，绝缘及敷设方法都陆上电缆 不同。1845年，英吉利海峡海底电报公司成立，开始了从英国到加拿大并跨过多佛尔 海峡到达法国的海底电缆敷设工程。海底电缆敷设中碰到了电缆断裂等大难题，但敷设诲底电缆是时代的要求，各国都为此投稿了力量。1851年，最早的加来-多佛尔海底电缆敷设完毕，成功地实现了通信。以此为契机，欧洲周边和美

29、洲东部周边也敷设了许多电缆。现在，世界上的大海里遍布着电缆，供通信使用。4（无线通信的历史世界上任何一个地区的信息都能显示在电视机上，这种方便是电波带给我们的。最早的电波实验是德国的赫兹在1888年进行的。通过实验，赫兹弄清了电波和光一样，具有直线传播，反射和折射现象。频率的单位赫兹就是来自他的名字。(1)马可尼的无线电装置在杂志上读到过赫兹实验文章的意大利人马可尼，在1895年研制出了最早的无线电装置，利用这一装置在相隔大约 3公里远的距离之间进行了莫尔斯电码通信 实验。他想到了要把无线通信企业化，就成立了一个无线电报与信号公司。尽管马可尼在无线通信领域获得了诸多成功，但由于与海底电缆公司的

30、利益相 冲突，他想在纽芬兰设立无线电报局的事遭到了反对，马可尼的反对者还不在少 数。(2)高频波的产生要实现无线通信，首先要产生稳定的高频电磁波。达德尔采用由线圈和电容器构成的电路产生出了高频信号，但频率还不到50KHz电流也只有23A 比较小。1903年，荷兰的包鲁森利用酒精蒸气电弧放电产生出了1MHZ勺高频波，彼得森又对其进行了改进，制成了输出功率达到1KW勺装置。其后，德国设计出了机械式高频发生装置，美国的斯特拉和费森登，德国的戈 尔德施米特等人开发出了用高频交流机产生高频波的方法等，很多科学家和工程师 都曾致力于高频波发生器的研究。(3)无线电话如果传送的不是莫尔斯信号而是人的语言，那

31、就需要有运载有信号的载波。载 波必须是高频波。1906年，美国通用电气(GE)公司的亚历山德森制成了 80KHZ勺高频信号发生装 置，首次成功地进行了无线电话的实验。用无线电话传送语音，并且要收听它，这就需要有用于发送的高频信号发生装 置和用于接收的检波器。费森登设计了一种多差式接收装置，并于1913年试验成功。达德尔设计出了以包鲁森电弧发送器为发送装置，以电解检波器为接收装置的 受话器方式。在当时，由于都是采用火花振荡器，所以噪声很大，实验阶段可说是 成功了，但离实用化还很远。要想使产生的电波稳定，接收到的噪声小，还得等待电子管的出现。(4)二极管和三极管1903年，爱迪生发现从电灯泡的热丝

32、上飞溅出来的电子把灯泡的一部分都熏黑 了，这种现象被称为爱迪生效应。1904年，弗莱明从爱迪生效应得到启发，造出二极管，用它来进行检波。1907年，美国的Do福雷斯特在二极管的阳极和阴极之间又加了一个叫做栅极 的电极，发明了三极管。这种三极管既可以用于放大信号电压，也可以配以适当的反馈电路产生稳定的 高频信号，可说是一个划时代的电路元件。三极管经过进一步的改进，能够产生短波，超短波等高频信号。止匕外，三极管 具有能控制电子流的功能，随后出现的阴极射线管和示波器与此有密切的关系。5(电池的历史1790年，伽伐尼根据解剖青蛙实验提出了 “动物电”，以此为开端，伏打发现 了两种金属接触就有电产生的规

33、律，可以说这就是电池的起源。1799年，伏打在铜和锌之间夹入一层浸透盐水的纸，再把它们一层一层地迭起 来，制成了 “伏打电堆”。“电堆”的意思就是指把许多单个电池单元高高地堆在 起。(1) 一次电池一次电池放完电后不能再用的电池称为一次电池。伏打对伏电电堆做了改进， 制成了伏打电池1836年，英国人丹尼尔在陶瓷桶里放入阳极和氧化剂，制成了丹尼尔电池。与 伏打电池相比，丹尼尔电池能长时间提供电流。1868年，法国的勒克朗谢公布了勒克朗谢电池，1885年（明治18年）日本的尾 井先藏发明了尾井乾电池。尾井乾电池是一种把电解液吸附在海绵里的特殊电池， 具有搬运方便的特点。1917年，法国的费里发明了

34、空气电池，1940年，美国的鲁宾发明了水银电池。（2）二次电池放完电还可以充电再用的电池称为二次电池。1859年，法国的普朗泰发明了能够反复充电使用的铅蓄电池，具结构是稀硫酸中装有铅电极，这是最早的二次电 池。现在，汽车里使用的就是这种类型的电池。1897年（明治30年），日本的岛津源藏开发出了具有 10A*H容量的铅蓄电池， 并把他本人名字GENZO SIMAZU字头GS作为商品名称，取名为GS电池投放市 场。1899年，瑞典的容纳制成了容纳电池，1905年爱迪生制成了爱迪生电池。这 些电池的电解液都用的是氢氧化钾，后来就被称为碱性电池。1948年，美国的纽曼发明了锲镉电池。这是一种能充电的

35、乾电池，是具有划时 代意义的电池。（3）燃料电池1939年，英国人格罗夫发现氧和氢的反应中有电能产生，并由实验证明了燃料 电池的可能性。也就是说，电解水的时候消耗了电能而生成了氧和氢，反过来，从 外部给阳极一侧送入氧，给阴极一侧送入氢，就能够产生电能和水。格罗夫当时只是做了实验，并未实用化。1958年，剑桥大学（英国）制成了 5KW 的燃料电池。1965年，美国G玄司成功地开发出了燃料电池，这个电池就安装在 1965年的 载人飞船双子星5号上，用于供给宇航员饮用水的飞船电能。1969年登上月球的 阿波罗11号飞船上的电源也使用了燃料电池作为飞船内电源。(4)太阳能电池1873年，德国人西门子发

36、明了用硒和铝丝制成的光电池。现在照相机曝光表上 所用的就是这种硒光电池。1945年，美国的豆品发明了硅太阳能电池，这是一种当太阳光或灯光照到其 PN结上时能产生电能的元件，广泛用于人造卫星，太阳能汽车，钟表，台式计算 器等。提高这种元件转换效率的研究与开发工作仍在进行中。6(照明的历史18世纪60年代由英国兴起的产业革命使工厂进入了连续加工，批量生产的时 代，夜间照明成了重要问题。前面已经讲过，英国人戴维1815年曾做过用2000个伏打电池产生电弧的有名 实验。(1)白炽灯泡1860年，英国人斯旺把棉线碳化后做成灯丝装入玻璃泡里，发明了碳丝灯泡。然而，由于当时的真空技术不高，点灯时间不能过长，

37、时间一长，灯丝就会在 灯泡里氧化而烧掉。斯旺所想到的白炽灯泡的原理是现在的白织灯的起源。随着灯丝研究和真空技 术的进步，白炽灯最终达到了实用化。从这点不说，斯旺的发明是一项大发明。1865年，施普伦格尔为研究真空现象而开发出水银真空泵。斯旺知道这件事后，就在1878年把玻壳内的真空度提高，又在灯丝上下了一番功夫。他先把棉线 用硫酸处理，然后再碳化，最后，他公布了斯旺灯泡。斯旺的白炽灯泡曾在巴黎万 国博览会上展出。1879年，美国的爱迪生成功地把白炽灯泡的寿命延长到了40小时以上。1880 年，爱迪生发现竹子是做白炽灯灯丝的优良材料，就把日本，中国，印度的竹子收集起来反复进行实验。爱迪生把部下穆

38、尔派到日本，在京都的八幡寻找优质竹子，若乾年后，用八幡 竹子制造出了灯丝。为了制造这种竹灯丝的灯泡，1882年他在伦敦和纽约成立了爱迪生电灯公司。在日本，1886年(明治19年)东京电灯公司成立，明治22年起，一般的家庭开 始用上了白治灯泡。1910年，美国的库利厅用鸨丝做灯丝，发明了鸨丝灯泡。1913年，美国的兰米尔在玻壳里充入气体以防止灯丝蒸发，发明了充气鸨丝灯 泡。1925年，日本的不破橘三发明了内壁磨砂灯泡。1932年，日本的三浦顺一发明了双螺旋鸨丝灯泡。正是由于上述的不断探索，今天我们才能享受白炽灯照明的日常生活，想起来 真是漫漫长路啊。(2)放电灯1902年，美国的休伊兹特在玻壳内

39、装入水银蒸气，发明了弧光放电汞灯。由于 这种汞灯在汞蒸气的气压较低时发出了紫外线较多，所以常作为杀菌灯使用。而当 水银气压较高时，可发出很强的可见光。现在广泛用于广场照明和道路照明的高压汞灯所发出的光是一种混合光，混合 光包括水银电弧放电的光和紫外线照到涂敷在玻壳内壁的荧光材料上所发出的光。1932年，荷兰菲利浦公司开发出了波长为 590nm单色的钠灯，这种灯广泛用于 公路的隧道照明。1938年，美国的英曼发明了现在广泛使用的荧光灯。这种灯通过用水银电弧放 电发出的紫外线照射涂敷在灯管内壁的不同荧光粉而发出不同颜色的光。通常，白 色荧光灯用得最多。7(电力设备的历史可以说，1820年奥斯特所发

40、现的电磁作用就是电动机的起源。而1831年法拉第所发现的电磁感应就是发电机的变压器的起源。(1)发电机1832年，法国人毕克西发明了手摇式直流发电机，具原理是通过转动永磁体使 磁通发生变化而在线圈中产生感应电动势，并把这种电动势以直流电压形式输出。1866年，德国的西门子发明了自励式直流发电机。1869年，比利时的格拉姆制成了环形电枢，发明了环形电枢发电机。这种发电 机是用水力来转动发电机转子的，经过反复改进，于1847年得到了 3。2KW勺输出功率。1882年，美国的戈登制造出了输出功率 447KW高3米，重22吨的两相式巨 型发电机。美国的特斯拉在爱迪生公司的时候就决心开发交流电机，但由于

41、爱迪生坚持只 搞直流方式，因此他就把两相交流发电机和电动机的专利权卖给了西屋公司。1896年，特斯拉的两相交流发电机在尼亚拉发电厂开始劳动营运，3750KW5000V的交流电一直送到40公里外的布法罗市。1889年，西屋公司在俄勒冈州建设了发电厂，1892年成功地将15000伏电压 送到了皮茨菲尔德。(2)电动机1834年，俄罗斯的雅可比试制出了由电磁铁构成的直流电动机。1838年，这种电动机开动了一艘船，电动机电源用了 320个电池。止匕外，美国的文波特和英国的戴比德逊也造出了直流电动机(1836年)，用作印刷机的动力设备。由于这些电 动机都以电池作为电源，所以未能广泛普及。1887年，前面

42、所讲过的特斯拉两相电动机作为实用化感应电动机的发展计划开 始启动。1897年，西屋公司制成了感应电动机，设立专业公司致力于电动机的普 及。(3)变压器发电端在向外输送交流电的时候，要先把交流电压升高，到了用电端，又得把送来的交流电压降低。因此，变压器是必不可少的。1831年，法拉第发现磁可以感应生成电，这就是变压器诞生的基础。1882年，英国的吉布斯获得了 “照明与动力用配电方式”专利，其内容就是将 变压器用于配电，当时所用的变压器是磁路开放式变压器。西屋引进了吉布斯的变压器，经过研究，于1885年开发出了实用的变压器。止匕外，在此前一年的1884年，英国的霍普金森制成了闭合磁路式变压器。(4

43、)电力设备和三相交流技术两相交流电是用四根电线输电的技术。德国的多勃罗沃尔斯基在绕组上想出了 窍门，从绕组上每隔120度的三个地方引出抽头，得到了三相交流电。1889年，利用这种三相交流电的旋转磁场，制成了功率为100W勺最早的三相交流电动机。同年，多勃罗沃尔斯基又开发出了三相四线制交流接线方式，并在 1891年的 法兰克福输电实验(150VA三相变压器)中获得了圆满成功。8(电子电路元器件的历史当代，是包括计算机在内的电子学繁荣昌盛的时代，具背景与电子电路元器件 由电子管-晶体管=集成电路的不断发展有着密切的关系。(1)电子管电子管是沿着二极管-三极管-四极管-五极管的顺序发明出来的。二极管：前面曾经讲过，爱迪生发现了电灯泡灯丝发射电子的“爱迪生效应”。1904年，英国人弗莱明受到“爱迪生效应”的启发，发明了二极管。三极管:1907年，美国的福雷斯特发明了三极管。当时，真空技术尚不成熟， 三极管的制造水平也不高。但在反复改进的过程中，人们懂得了三极管具有放大作 用，终于拉开了电子学的帷幕。振荡器也从上面所讲过的马可尼火花装置