第六讲-19世纪的技术史教材课件

第五讲19世纪的技术史（2）——第二次技术革命科技发展史选修课内容提要一、电机的发展二、电报、电话、电视和无线通讯技术三、内燃机的发明和改进

四、阳光照相法的发明和普及19世纪的技术史一、电动机的发展从逻辑上讲，先得有发电机而后才有电动机，但从历史上看，最先出现的倒是电动机，因为伏打电池已经提供了电源。但是，大型的实用的电动机与发电机，是在你追我赶、相互激烈中不断研制和持续改进的。19世纪的技术史1．直流电动机的发展1821年法拉第制成了一台用化学电源驱动的近代电动机的雏形。1834年俄国科学院院士亚柯比（1801—1874）制成了一台回转运动的直流电动机。他利用电磁的吸力和压力的特性，用化学电池组为能源产生机械运动。1838年亚柯比把他研制的电动机安装在船上，驱动轮船行驶在涅瓦河上，成为世界上第一艘电动轮船。19世纪的技术史2．直流发电机的发展1867年德国的西门子基于自激原理制成了自激式直流发电机。西门子发电机在技术上相当于瓦特的蒸汽机，具有划时代的意义。维尔纳·冯·西门子（ErnstWernervonSiemens）（1816-1892）19世纪的技术史3．交流电动机的研制和改进在电机发展过程中，长期存在着用直流电还是用交流电的争论。由于变压器的出现，从19世纪80年代起，交流电的发展和应用迅速发展扩大。1885年意大利物理学家费拉里（1847—1897）提出旋转磁场原理，研制出二相异步电动机模型。

1889年后俄国工程师多里沃-多布罗乌斯基先后发明了三相异步电动机、三相变压器和三相制。

1891年在电能实际应用中首次采用三相制，标志着电工发展的新阶段的开始。19世纪的技术史4．电厂的建造和电能远距离传输1889年英国建成的特普夫电站是现代大型中心发电站的先驱。

1891年布罗在瑞士制造出了高压油浸变压器。使得远距离高压交流电的输送成为可能。从19世纪60年代开始，电能作为新能源逐步取代蒸汽动力而占据了统治地位。这是由于：电能可以集中生产、分散使用，便于传输和分配；电能的应用灵活，易于转化为热、光、机械、化学等各种形态的能量，以满足人类生产和生活的多方面需求，而蒸汽机只能把热能转化为机械能。19世纪的技术史19世纪末20世纪初在世界上掀起了电气化的高潮。美国、德国最早实现了电气化而迅速进入世界工业强国的行列。19世纪的技术史电力技术的广泛应用，首先促进了电力工业、电气设备工业的迅速发展。以发电、输电、配电这三个环节为主要内容的电力工业产生和发展起来了。制造发电机、电动机、变压器、断路器以及电线、电缆等的电气设备工业也迅速发展兴起，同时还促进了材料、工艺和控制等工程技术的发展。电力技术的发展使许多传统产业得到改造，使一系列新技术应运而生。19世纪的技术史5．发明家爱迪生爱迪生是美国著名的发明家。出生于俄亥俄州迈兰城的一个农民家庭，从未受过正规教育，受法拉第著作的启发，毕生从事电学实验研究和发明工作。（1847-1931）19世纪的技术史爱迪生1876年创办实验室，并力图把这个实验室扮成“发明工厂”。他打破过去科学家单独从事研究的习惯，组织一批专门人才，由他分派任务，共同致力于一项发明。这是世界上第一所工业实验室。1877年他发明留声机，闻名于世界。爱迪生困时就睡在实验室19世纪的技术史爱迪生在他发明的留声机前19世纪的技术史爱迪生经过14个月的实验研究，终于在1879年试制成炭丝电灯，从此电灯代替了煤气灯。1883年在真空灯泡实验中，他意外发现冷热电极之间有电流通过，这种现象被称为“爱迪生效应”，这个发现成为电子管和电子工业的基础。引致了另一次技术革命。19世纪的技术史1887年他创立爱迪生实验室，再次踏进了发明留声机、蜡质唱片、油印机、荧光镜、碱性蓄电池、口述录音机、电影放音机和摄影机等。直到80岁以后还在研究从草类提取橡胶。爱迪生一生获得了1093项发明专利，是第二次技术革命中世界著名的发明家之一。由于爱迪生缺乏科学知识，他的发明缺乏科学理论指导，全靠摸索实验，好似“草垛里寻针”，异常艰难。19世纪的技术史19世纪的技术史少年爱迪生与姐姐爱迪生救了一个孩子73岁爱迪生爱迪生最后一张照片19世纪的技术史二、电报、电话、电视和无线通讯技术1.电报最早将电作为一种信息传媒之用的是电报。早在奥斯特发现电流的磁效应之前，安培就试制过一种电报。美国物理学家亨利在电报的发展过程中起了重要的作用。当时的电报面临的主要问题是电流太弱，很难将信息产地到较远的距离。合理创造性地提出在线路中间加装电源，采用接力的方式传递信息。亨利(1797—1878）19世纪的技术史进一步的改进是由美国人摩尔斯（1791-1872）作出的。他被称为美国的达·芬奇，是一个兼艺术家和科学家于一身的人物。为实用电报作出巨大贡献。1835年摩尔斯研制成电磁电报机的样机，又根据电流通断时出现电火花和没有电火花两种信号，于1838年发明了用点、线组成的“摩尔斯电码”。19世纪的技术史1844年在美国政府资助下，建成了从华盛顿到巴尔的摩全长40英里的电报线。在摩尔斯的示范下，美国各地掀起了建设电报线路的高潮。从此，电报由实验阶段进入实用阶段。1850年铺设成英法海峡间海底电报电缆。1902年电缆已穿过太平洋，把加拿大和澳大利亚连接了起来。19世纪的技术史摩尔斯电码：电报通信的语言是由电码符号组成的。摩尔斯电码（Morsecode）电码符号由两种基本信号和不同的间隔时间组成：

短促的点信号“．”，读“的”（Di）；保持一定时间的长信号“─”，读“答”（Da）。由于各国文字不同，电码符号也不尽相同，比如中国、日本及俄国都有代表本国文字的电码符号。在业余无线电通信中，全世界运用统一的电码。19世纪的技术史摩尔斯已经预见到了地球村的出现。他说，“不久地球将遍布通讯神经，他们将以思考的速度把这块土地上的消息四处传播，从而使各地都成为毗邻……”19世纪的技术史2.电话1876年2月美国的贝尔（1847—1922）和华生制成了最早的实用电话机。标志着人类运用电话通讯的开端。我们知道电报只能提供离散性的信号，而电话要求提供连续的语言信号。贝尔在大学专攻语音专业，经过多年的拜师求教和自己刻苦钻研，终于在1876年2月14日向美国政府申请发明电话机的专利。19世纪的技术史1878年第一份用电话发出的新闻电讯稿被送到美国波士顿的《世界报》，它标志着电话已为公众采用。19世纪的技术史到了20世纪90年代，出现了既可听到对方的声音，又可看到对方的形象的多功能视听电话。19世纪的技术史背景：

成立于1925年的贝尔实验室是现代高科技的摇篮，也是一所精英大学。它以电话的发明者贝尔的名字命名，至今已培养了11名诺贝尔物理奖获得者，长期拥有27000甚至29000名左右的高科技实验家，目前已达30000人，这个数目比中国科学院所有研发人员（约22000人）还多。

亚历山大·贝尔贝尔实验室美国总部19世纪的技术史背景：一个实验室超过一个国家研究院的规模，这一数字足以令国人震惊。由于科学中心早就转到美国，贝尔实验室的光芒似乎也大大超过卡文迪什实验室。不知道卡文迪什实验室是否在中国设立了分部，贝尔实验室的分部是设置在中国上海和北京了。人类历史上第一个晶体管19世纪的技术史

除此之外，贝尔还和上海交大和北大合作建立了两个联合实验室。这些实验室的研究人员主要是中国人，据最新消息已达300左右。目前贝尔实验室的分支机构遍布于25个国家和地区。它的高科技发明和产品从各种电话、超导体、计算机芯片到Unix、光纤和网络技术，几乎无所不包，其专利数也超过了26000个。贝尔实验室的经验在阎康年先生的《贝尔实验室――现代高科技的摇篮》一书中有详密的总结和分析，不过笔者最感兴趣的一点经验是――像贝尔那样立即动手做起来，推动中国实验室时代的更快、更全面的到来！这对于当今中国人来说显得尤其重要和迫切。19世纪的技术史3．电视和无线通讯技术电视是一种传播图像的电子技术。电报发明以后，人们就在考虑能否用电报的方式快速传递图像。电视的发明和发展经历了一个漫长的历史过程。1894年德国发明家尼普科夫（1888—1946）发明尼普科夫扫描圆盘，第一次给出了能快速传输图像的实际方法。螺旋排列的小孔把图像分割成动态信息传送状态。19世纪的技术史1907年俄国发明家罗辛提出使用尼普科夫盘对景物进行扫描，用阴极射线管进行接收的远距离电视系统设想。英国发明家贝尔德（1888—1946）从1923年起就从事电视系统的研制工作，终于在1929年研制成实用的最早的电视系统，他的机械电视装置的重要装置——尼普科夫扫描圆盘。成为电视的发明人。电视发明人贝尔德与他的纪念币19世纪的技术史同年英国广播公司允许贝尔德公司开始公共电视广播。1930年电视机进入市场。贝尔德与他电视系统贝尔德正在实验室工作19世纪的技术史贝尔德的机械电视19世纪的技术史机械电视发现以后，美国费尔·法恩斯沃斯看到农民犁地的图案想到了电子扫描，于是电子电视随即出现。费尔·法恩斯沃斯法恩斯沃斯和他发明的电子电视19世纪的技术史美国于1941年开始正规的电视广播。

继黑白电视问世后，彩色电视机便开始研制。早在1928年贝尔德就做了第一次彩色电视的实验演示。他采用红、蓝、绿三种颜色为基色。

1929年贝尔实验室的艾夫斯在纽约和华盛顿之间播送彩色电视图像。

美国于1953年研究黑白兼容的彩色电视系统获得成功，为全世界彩色电视系统的发展奠定了基础。19世纪的技术史1958年9月2日我国电视第一次播出时的画面12英寸电子管电视机,1941年19世纪的技术史电视的用途日益广泛，不仅学习、娱乐，它还是一种强大的宣传工具，在工业、交通和科学研究中有着广泛的应用。在人们无法到达的地方，可利用电视协助人们监督控制和管理。利用卫星技术可以把电视信息迅速传遍世界各地。现代电视机正向大屏幕、液晶、数字化高清晰度、立体声方向发展。电视转播19世纪的技术史有线电报和电话依赖与固定线路，高造价、机动性差。无线通讯的设想被顺理成章地提了出来。无线通讯技术包括无线电报和无线电话。1895年卢瑟福（1871—1937）利用他发明的检波器可使无线电信号传输3/4英里。英国物理学家洛奇（1851—1940）于1896年发明用谐振电路的无线电报。无线电技术19世纪的技术史实用的无线电报是由意大利物理学家、发明家马可尼（1874—1937）和俄国物理学家波波夫（1859—1906）发明的。无线电之父—

波波夫马可尼1894年马可尼用自制的简陋的发射机和接收机，以及他发明的垂直天线，收到了1.5英里以外发来的信号。19世纪的技术史1896年马可尼迁居英国伦敦后又在英国进行无线电收发表演，在邮政大楼顶上和相距300码远的储蓄大楼之间成功地进行了实地收发表演。马可尼发送第一封无线电报的设备复制品19世纪的技术史到1897年他使收发距离增加到10英里。同年，马可尼无线电报公司建立。马可尼发明的无线电报很快用于航海救险。

1899年3月马可尼实现了英吉利海峡相距45英里间的无线电通讯。1901年12月12日马可尼又首次完成了横跨大西洋的无线电通讯。

马可尼在英国普尔度建立了一个大发射台，采用音响火花式电报发射机发射信号，设在2000英里外的收报机成功地收到了从普尔度发来的“S”字母。19世纪的技术史这一成功标志着无线电报开始进入远距离通讯的实用阶段。为此，马可尼和德国物理学家布劳恩共同获得1909年诺贝尔物理学奖。马可尼与他的无线电报机1910年马可尼用水平天线收到6000英里外发出的信号，1916年后，他又研究短波无线电通讯，为现代远距离无线电通讯奠定了基础。19世纪的技术史1933年12月8日马可尼访沪期间在上海交大为“马可尼铜柱”奠基。波波夫从1889年起用电磁波向远处发送信号，首创接收机天线。他的技术可使无线电传输距离达50km，但由于沙皇政府未予以及时支持，这项技术未能推广。19世纪的技术史三、内燃机的发明和改进1．往复活塞式内燃机的发明和改进19世纪内燃机的发展：从采用燃料看，经历了从火药机、煤气及到汽油机、煤油机乃至柴油机的演变；从燃料的化学能转化为机械功的方式来看，走过了从真空机到爆发机再到压缩机的演变。

1869年法国发明家里诺（1821—1900）二冲程、无压缩、电点火煤气机。制成了第一台实用的内燃机,从此内燃机第一次开始批量生产。19世纪的技术史1862年法国工程师罗沙提出等容燃烧的四冲程循环原理。1876年德国工程师奥托制成了第一台四冲程往复活塞式内燃机，这是一台煤气机，热效率高达12%—14%。奥托在其35年中一直从事内燃机研究，他把热效率提高到20%以上。因此他获得了内燃机发明者的声誉。奥托(1832～1891)19世纪的技术史奥托四冲程往复活塞式内燃机应用奥托循环原理19世纪的技术史19世纪末，用石油产品取代煤气作燃料已成为必然趋势。1883年德国工程师和发明家戴姆勒制成了高速立式的第一台现代四冲程往复式汽油机。戴姆勒（1834—1900）德国机械工程师，汽油机和汽车的发明人之一，1886年制成第一辆四轮汽车，1890年建立戴姆勒汽车公司，1926年与本茨汽车公司