A. 第二次工業革命開辟的時代為何稱為「電氣時代」
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、飛機等也不斷涌現出來。1903年,美國人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采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。
從吉爾伯特以來,人們基本研究的是靜電。富蘭克林等人研究的也屬於瞬間釋放的電,而不是持續的電流。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。
電流是怎樣發現的呢?這裡面有很多偶然。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。他於是立即重復做這個動作,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。
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,並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,接觸後,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。「一切准備就緒,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。
B. 第二次工業革命中電力的廣泛應用說明了一個什麼科學道理
科學技術是第一生產力.
C. 第二次工業革命的一點疑問
19世紀70年代以後,資本主義世界發生的技術革命,加速了重工業和一系列新工業部門的發展,引起了英國和法國的相對落後和美國、德國和日本經濟的跳躍性發展。 壟斷資本主義其實就是自由資本主義發展出來的更高一級的形式.
自由資本主義是亞當斯密在<國富論>中提出的觀點,也叫早期資本主義和殖民資本主義.中國教科書的解釋就是資本主義在發展初期進行資本原始積累的過程,叫做自由資本主義時期.
後來隨著第二次工業革命的進行,生產力水平和能力急劇提高,主要資本主義國家完成了資本原始積累.主要資本主義國家的行業競爭進入白熱化,經過大范圍的殘酷競爭和淘汰,各個主要行業被一家或者幾家超級企業控制,進入了壟斷資本主義時期.壟斷資本主義也被我們叫做帝國主義.
D. 第二次工業革命的最大變化為什麼不是電力的發展而是重工業開始占據主導地位
19世紀中期以前,主要資本主義國家工業中占據主導地位的是輕工業.在第 二次工業革命中興起的電力、石油等工業都是重工業.隨著第二次工業革命的發展,重工業得到長足進步,這是第二次工業革命給主要資本主義國家工業帶來的最大變化.
E. 英國不是最早發現電的嗎為什麼第二次工業革命會被美德超過
因為後來英國的工業實力落後於德國更是落後於第一工業強國美國,所以會被它們超過。
自己打的,望採納。
F. 特斯拉的發明讓當時許多企業瞬間倒閉,是他引發了第二次工業革命,為什麼他會世界被遺忘呢
尼古拉特斯拉。(Nikola Tesla,1856年-1943年,1856年7月10日出生)是世界上最偉大的發明家、物理學家、機械工程師和電機工程師之一。塞爾維亞血統的他出生在克羅埃西亞(後並入奧地利帝國)。特斯拉被認為是歷史上一位重要的發明家。他在19世紀末和20世紀初對電和磁性的貢獻也是知名的。他的專利和理論工作形式依據現代交變電流電力(AC)的系統,包括多相電力分配系統和AC馬達,幫助了他帶起第二次工業革命。在美國,特斯拉在歷史上或通俗文化上的名聲可以媲美任何其他的發明家或科學家。1893年他展示了無線通訊並成為了電流之戰的贏家之後,就成為了美國最偉大的電子工程師之一而備受尊敬。許多他早期的成果變成現代電子工程的先驅,而且他的許多發現為開創性的重要。在西元1943年,美國最高法院承認他為無線電的發明者。在使用電的現代世界上到處都可以看見特斯拉的遺產。撇開他在電磁學和工程上的成就,特斯拉也被認為對機器人、彈道學、資訊科學、核子物理學和理論物理學上等各種領域有貢獻。特斯拉晚年被視為一個瘋狂科學家並由於宣稱可以創造怪異的科學發明而被注意。許多他的成就已伴隨著一些爭議被應用,去支持著許多的偽科學,如幽浮理論和新世紀神秘理論。特斯拉當代的欽佩者視他為「創造出二十世紀的人」。 他是一個被世界遺忘的偉人。交流發電機就是他發明的,而愛迪生鍾愛自己發明的直流發電機,極力打壓Tesla。如果Tesla不是被迫放棄了交流電的專利權供世人免費使用(每馬力$2.53),那他會是世界上最富有的人。他的夢想就是給世界提供用之不竭的能源。特斯拉從不在意他的財務狀況,於窮困且被遺忘的情況下病逝,享年86歲。雖然他是一個絕世天才,但很遺憾沒有多少人記得他。1856年7月10日,他生於南斯拉夫克羅埃西亞的斯米良,他父親是牧師,母親是打蛋器的發明者。他一生的發明無數。 1882年,他繼愛迪生發明直流電(DC)後不久,發明了交流電(AC),並製造出世界上第一台交流發電機,並創立了多相電力傳輸技術。 1895年,他替美國尼亞加拉發電站製造發電機組,致使該發電站至今仍是世界著名水電站之一。 1897年,他使馬可尼的無線電通信理論成為現實。 1898年,他製造出世界上第一艘無線電遙控船,無線電遙控技術取得專利(美國專利號#613.809)。 1899年,他發明了X光(X-Ray)攝影技術。其他發明包括:收音機、雷達、傳真機、真空管、霓虹燈管、飛彈導航、星球防禦系統等。甚至以他名字而命名的磁密度單位(1 Tesla = 10,000 Gause)更表明他在磁學上的貢獻。年青時的特斯拉 非常的聰明,可以在腦子中飛快的完成復雜計算,老師總認為他在作弊。特斯拉 能流利的說多種語言。除了克羅埃西亞語外,他還會說7種語言:捷克語, 英語,法語,德語,匈牙利語, 義大利語,拉丁語。中年時特斯拉與馬克吐溫成為了親密的朋友,他們在實驗室和其它地方共度了許多時光。 天才出於勤奮,為了獻身科學研究事業,特斯拉終身不娶。他說:「電給我疲乏衰弱的身軀注入了最寶貴的東西一一生命的活力、精神的活力」。他為了把構思轉變成現實發明,他捨不得睡覺,每天只睡2個多小時,最終獨自獲得1000多項發明專利。有道是:「天才勤奮性難移,無需揚鞭自奮蹄;終生努力演大戲,驚世偉業創奇跡。」特斯拉的專利是他個人獨自構思和撰寫的,是名副其實的專利發明人;而愛迪生的專利是靠他創立的美國通用電器公司的龐大的實驗隊伍完成的,愛迪生因為是美國通用電器公司老闆而擁有專利,愛迪生並不是真正的專利發明人;特斯拉於布拉格大學畢業,愛迪生小學未畢業,因此,一對一比較而言,獨行俠特斯拉個人的科學與發明成就比完全依賴於商業研發團隊的愛迪生個人的純商業發明成就要偉大許多倍。雖然他一生致力不斷研究,並取得約 1000 項專利發明,但他一生的研究不是為著一己之利。特斯拉最多產的創造時期是在美國度過的。其中很一部分直到今天仍無法重復。例如:輻射能量接收器。除了知道這是一個關於宇宙線能量的轉換器外我們對它的工作原理一無所知。可惜,與他同時代的企業家利用了這位天才科學家的愛心和才華,騙取了他的研究成果和榮譽,因他的發明而腰纏萬貫。但特斯拉卻是窮困潦倒、長年經濟拮據。1943年1月5日晚間到8日早上之間的某個時間,特斯拉在紐約旅館
G. 第二次工業革命為什麼沒發生在英國
英國沒有最先爆發第二次工業革命的原因:
①英國是老牌的資本主義國家,在第一次工業革命中占優勢的紡織業等部門的設備已經陳舊,但資本家寧願把大量資本輸往國外,也不願用於更新國內的生產設備和採用新技術;當後起的國家採用新技術和新設備時,英國還在使用舊機器設備。在資本家看來,拆毀舊的還可以繼續使用的機器設備,換上新的機器設備是不劃算的,這就阻礙了英國工業的進步。
②英國作為最大的殖民帝國,掌握了廣闊的銷售市場、原料產地和廉價的勞動力,即使在技術水平較低的情況下,英國資本家也能從殖民地獲得巨額利潤。英國擁有廣大的海外殖民地,殖民地是資本投資的最好場所。殖民地人民生活水平低,勞動力便宜,原料價格低廉,工業利潤大。
③德國、美國、日本等新興資本主義國家的迅速崛起並發展。進入北美大陸的大批英、法等民族帶來的先進科學、技術、工藝等,再加上後來美國的西部大開發和淘金熱,吸引了大量資金和人力湧向美國,使美國的經濟快速增長,短時間內完成了工業化進程,其基礎工業和製造業迅速趕上並超過了英國。德國和日本憑借自身的優勢,迅速發展資本主義。
H. 為什麼第二次工業革命以電劃分
之前的機器都是用蒸汽帶動,但之後就由電帶動了.
機器作為資本主義生產標志,其效率和變化是生產力變化的最集中體現.毋庸置疑,電力自然比蒸汽要更好,因此由電力主導的生產工業自然比蒸汽工業更發達,所以,電力作為新的生產力的核心因素,自然可以劃分出兩次工業革命了
I. 為什麼第二次工業革命不再是英國領先了
眾所周知第一次工業革命是在英國爆發的,因為這一次的改革英國率先進入到科技時期,而且國力以及生產力等各個方面都有了非常大的進步,在歐洲國家中英國因為地位領先所以國家一直走在世界的前端。然而第二次工業革命是在歐洲世界共同進行的,那麼第二次工業革命為什麼沒發生在英國呢?
首先英國已經是老資格的資本主義國家了,在前一次工業革命進行的時候紡織業發展的非常迅速,可是到了這個時候已經非常落後了,但是他們卻寧肯把資本輸往其他國家也不願意更新設備,而舊設備的使用讓工業發展的非常緩慢。
另外第二次工業革命沒有發生在英國的原因還在於當時它已經是大殖民國家了,有著非常優勢的市場、原料以及勞動力,就算是技術水平並不先進也可以繼續獲得非常豐厚的利潤,而英國還有著許多其他地區的殖民地,在殖民地上生活的人們是非常廉價的。德、美日等國家的發展和興起也是第二次工業革命沒有爆發在英國的原因之一。這些國家在科學、技術等方面發展十分的迅速,尤其是美國的發展讓更多的人開始進入美國挖金,當時美國的工業已經逐漸趕超了英國,而德日等國家也有著不同的優勢,相反的是英國反而逐步落後,沒有了和這些國家爭奪的資本。
自從第一次進行工業方面的革新之後歐洲許多國家經濟開始迅速發展,然而在發展之後也出現了許多新的問題,而工業以及人們的生活需求開始變大,面對這種情況很快出現了第二次工業革命,這一次的改革讓世界再次發生變化,那麼第二次工業革命的標志是什麼呢?
第二次工業革命的標志其實就是電氣的大范圍應用以及內燃機的出現,各種電器以及新的發明逐漸出現在人們的生活以及工業之中。資本主義也開始呈現出壟斷的現象,西方國家開始迅猛發展,在很大程度上超越了東方國家,另外電氣的大范圍應用不僅僅是第二次工業革命的標志,而且還是這一次革命最大的特點,自從電磁感應理論被人們發現之後,創造出許多的新事物,電燈、電報等新發明開始應用到人們的生活之中。可以說電力是一種非常特殊的新能源,它的出現成功的取代了原本笨拙而落後的蒸汽,這是一次偉大的創新,同時也帶動了更多新興產業的出現以及發展,所以才會說電氣的大范圍應用才是第二次工業革命的標志。 第二次工業革命是一次非常重大的變革,甚至因此而改變了一些國家的命運。而新發明物的出現也在一定程度上改變了世界生產力、軍事以及格局的重大變化。第二次工業革命的內容在一定程度上有著極大的影響。
第二次工業革命從1870年開始,這一次革命進行的標志是電力的大范圍應用。在那段時期科技方面發展非常的迅猛,許多新發明以及新技術都是在那個時期產生的,並且以飛快的速度應用到新興的產業和工業中去,非常大的提高了生產力,內燃機的出現和化工產業讓社會發生了非常大的變化,而新的通訊以及交通也讓世界之間更加密切和緊密。
另外第二次工業革命的內容還包括電力的應用導致一些特殊產品開始出現,比如在六七十年代的時候出現的一些電氣發明,1866年出現了發電機,在幾年之後電力已經能夠正常的帶動發電機工作,從此之後蒸汽時代已經成為過去,而新能源則成為了當時的主流。
在19世紀中晚期的時候西方國家開始呈現出非常大的變化,而經過幾次歷史的變革和革命戰爭的影響,這些國家國情已經基本穩定下來,而且市場以及社會的需求開始擴大,為了更好的發展這些國家進行了第二次工業革命,從此後西方國家進入了一個全新的發展階段,可以說第二次工業革命的意義是非常巨大的
首先在經濟方面也可以看出來,非常大的促進了生產力的發展,同時也促使電燈、汽車以及化工等新興產業開始興起,這些發明以及產業的出現讓西方國家變得更加強大,經濟增長也是出現了一個新高點。同時電話、電報的出現也讓西方國家的聯系更加便捷和迅速,這樣一來世界市場就進一步形成了。
第二次工業革命的意義還在於生產力的提高讓生產變得更加集中,這也就代表著壟斷組織的出現,一些國家經過革命之後開始成為帝國主義,而霸權主義也開始進一步擴大,他們開始將目光放在了東方國家上,殖民掠奪開始變得激烈起來,而他們不斷的進行資源方面的掠奪和輸送資本也讓東方國家飽受苦難。除此之外飛機、輪船等交通工具的出現也讓世界各個地區的聯系更加便捷和密切,在很大程度上都和兩次工業革命有關,這兩次技術方面的革新讓這些資本主義國家生產力得到了很大的提高,盡管第二次的時候造成了壟斷以及殖民掠奪的出現,但是第二次工業革命的偉大是不可以否認的。可以說第二次工業革命給人們以及社會帶來了非常多的便利,首先從通訊這一方面來說,在這段革新進行的期間,人們將電氣大范圍的應用到生活之中,通過研究很快就讓第一部電話出現,而且還研製出來無線電報。這讓人和人之間傳遞消息更加的方便,而且世界之間的交流也加強了。
另外第二次工業革命帶來的便利還體現在交通工具中,在這一次的革命之中不僅製造出了電車和輪船,而且還讓汽車出現在人們的生活之中,這樣一來交通工具要比從前便捷和快速。除此之外電燈、內燃機等物品的發明也有著十分重要的作用。
美國是在當今世界最為發達的國家之一,
第二次工業革命與美國現代化之間的關系是十分密切的,從十九世紀末期的時候美國開始進行第二次工業革命,而之前兩次發生過戰爭的美國開始專注於經濟的發展,同時移民的出現也讓美國有了非常充足的勞動力,而且在此之後美國也不再進行戰爭,這些條件都是美國崛起的原音。
西部地區的開發和利用是美國現代化發展迅速的一大原因,而在開發的過程中第二次工業革命的發明物有著非常大的作用,美國為了更好更快速的開發,將許多先進的技術都引到了國內,而這些新的技術則都是在二次工業革命中出現的。
另外美國經濟發展迅速之後也出現了壟斷組織,這是在第二次工業革命之後出現的,而壟斷組織的形成也在一定程度上帶動了這個國家的經濟發展,同時還可以保證不被其他國家追趕和超越,這些條件正是美國現代化的主要形成原因,所以說第二次工業革命和美國現代化的關系十分密切。
J. 為什麼第二次工業革命是以電氣化為主要特徵
蒸汽機讓人類走出了以人力和畜力為動力來源的時代,但是隨著工業化進程的加速,蒸汽機效率低下的局限性逐漸顯露。於是,以電力為工業主要動力的第二次工業革命開始了,這個既是能量又是信息的發明徹底改變了人類的歷史。
從能量的角度看,電力是第二次工業革命的新動力,你會發現,其實歷次工業革命的本質,都是能源轉換的革命;從信息的角度看,電的普及帶來了通信革命,電信業的發展加速了人類發展的進程,電的使用僅僅是最近200多年的事,這也恰恰是世界經濟飛速發展的200多年。可以說,直到現在,電都是整個現代生活的核心。
那麼在科技史上,人們是如何發現並利用電的呢?從這個漫長而曲折的歷程中,我們又能得到哪些啟示呢?今天我們來拆解四個電學史的偉大瞬間,了解人們是如何認識和改造電這個能量的。
世界上第一個揭示了電的本質的人是本傑明∙富蘭克林。提到富蘭克林,更多的人首先會想到他是美國的國父之一、政治家,但其實他還是一個偉大的科學家,有人甚至認為他是電學領域的牛頓,但也有人說他不過是因為披上了國父的光環,被後世美化成了科學家。
事實上,與他同時代的法國經濟學家杜爾哥是這樣評價富蘭克林的:「他從蒼天處取得閃電,從暴君處取得民權。」因此,作為科學家的富蘭克林,在電學上的成就,一點兒也不比建立美國這個貢獻小。
今天大家談到富蘭克林在科學上的貢獻時,都會想到他冒著生命危險使用風箏,在雷雨天進行雷電實驗的故事,因為這個實驗證實了天上的雷電和我們生活中已知的靜電本質上是一回事。
但是,大部分人都忽略了富蘭克林證實這件事的方法,他不是感覺到自己被電了,有一陣恐怖的麻木感,就輕易下結論說「雷電就是電」,而是隨後將雷電引入萊頓瓶中帶回到家(萊頓瓶其實就是玻璃瓶做的簡易電容器),用收集到的雷電做了各種電學實驗,證明了天上的雷電與人工摩擦產生的電性質完全相同,才得出閃電和靜電是一回事的結論,也就找到了電的本質。因為他有很嚴密的論證過程,後來英國皇家學會認可了他的發現,並且接納他為皇家學會會員。
當然,富蘭克林被認為是近代第一個對電學做出巨大貢獻的人,並非只是靠一個實驗,而是一系列在電學理論上的貢獻,包括這樣一些成就:
確定了電的單向流動(而不是先前認為的雙向流動)特性,並且提出了電流的概念;
合理地解釋了摩擦生電的現象;
提出電量守恆定律;
定義了我們今天所說的正電和負電。
從上面的成就你可以看出,富蘭克林作為科學家可不是浪得虛名,也不是大家出於他對美國政治的貢獻,後世給予他的頭銜。在富蘭克林生活的年代,他已經深得學術界的認可,除了當選英國皇家學會會員,他還獲得了哈佛大學和耶魯大學的名譽博士。
我們通常對富蘭克林的另一個印象是,他早年是一個印刷匠,沒受過什麼正規教育,因此是個民間科學家。必須指出的是,這種看法也是錯的,雖然富蘭克林沒上過大學,但是他在從事印刷業的過程中,大量閱讀和學習,建立起了自己的知識體系,更關鍵的是,他做科學研究可不是業余的,而是遵循一整套系統、科學的方法。
他的成就不僅在於發現了電的本質,開啟了一個電學的新時代,更重要的是他的科學的做事方法和勇敢的科學精神一直鼓舞著後人。
了解了電的本質,下一步,人們就想要進一步研究電的性質並且學會創造和使用它。要研究電,就需要把電創造出來,並儲存起來,這就有了電池的發明,這是電學歷史上第二個偉大的瞬間。
早在古希臘,人們其實已經意識到靜電的存在了,那時候人們發現用毛皮摩擦琥珀後,琥珀會吸引細小的東西,就如同磁石能吸引鐵塊一樣。但是直到18世紀,人們對電的了解還是停留在靜電這個層面。
18世紀80年代,義大利科學家伽爾瓦尼在解剖青蛙時,發現兩種不同的金屬接觸到青蛙會產生微弱的電流。這是人類第一次發現了流動的電,這種流電為製造電池創造了可能。但是,伽伐尼以為這是來自青蛙體內的生物電。而義大利物理學家伏打知道這件事情後,意識到這可能是因為兩種不同的金屬有電勢差,因此產生了流動,而青蛙的作用相當於今天我們說的電解質。
於是,在1800年,伏打用鹽水代替青蛙,將銅和鋅兩種不同的金屬放到鹽水中,就產生了電流。當然銅和鋅之間的電勢差只有0.7伏左右,非常弱,於是伏打將6個這樣的單元串聯在一起,就獲得了超過4伏電壓的電池。有了電池,電學的研究就得以不斷取得重大的突破。
當時的義大利正在拿破崙的控制之下,這位喜愛科學的將軍在得知伏打的發明後,專門在巴黎接見了他,冊封他為伯爵,而且給了他一大筆獎金。後來人們用他的名字作為電壓的單位,而Volta這個義大利語的名字在英語里被寫成Volt,因此在電學中被翻譯成「伏特」。其實伏特和伏打是一回事。
電池的發明除了在科研和生活中有實際的用途,其實還證實了一件事,就是能量是可以相互轉化的,當然在伏打的年代大家還不知道這個道理。
有了電池後,科學家們得以將電學的原理搞得很清楚了,接下來就是如何利用電能的問題了。這是電學史上第三個偉大瞬間,人們要真正動手改造和利用電了。
利用電能涉及到兩大發明:發電機和電動機——發電機將其他能源轉變成電能,電動機將電能轉變成機械能推動機器。而這兩種機器工作的基本原理,都是建立在電磁學理論之上的。因此,發電機和電動機都是在搞清楚了電磁原理之後發明的。
電和磁的關系,是被丹麥物理學家漢斯·奧斯特偶然發現的,1820年,他在給學生上完課收拾儀器時,無意間發現了通電導線旁邊的磁針會改變方向,並且因此發現了電流的磁效應,這成為了後來電動機的工作原理。
把電磁關系的研究推向高潮的是法拉第,他的研究成果是發現了磁生電現象,這就為發電機的出現提供了可能。但遺憾的是,天才的法拉第沒有受過高等教育,數學很差,沒辦法把自己的理論繼續推進。他的實驗成果後來被麥克斯韋應用,從而建立起了現代的電磁學理論。
在電學方面,理論的大廈最終是由英國著名科學家麥克斯韋完成的。如果要問英國在牛頓之後第二個偉大的科學家是誰,恐怕要數麥克斯韋了。
麥克斯韋用數學公理化的方法將安培、法拉第和亨利等人的電磁學理論系統化,把電、磁和光用一組方程式,即麥克斯韋方程組統一起來。這項成就被譽為繼牛頓力學之後,物理學的第二次大統一。愛因斯坦稱贊麥克斯韋是對20世紀最有影響力的19世紀物理學家。
電學成就的第四個高光時刻,就是它的普及和應用。這個工作,其實是由德國和美國一批真正來自工業界,並且能夠看到電的應用前景的發明家完成的。這些人認識到電是一種能量,並將它和產業革命聯系起來了。
世界上第一台真正能夠工作的交流發電機是由德國的發明家、商業巨子西門子設計的。和之前的發明家不同,西門子本身就是一個企業家,他搞發明更多地是為了應用。
1866年,他受到法拉第研究工作的啟發,發明了交流發電機,隨後就由他自己的公司製造了。從此人類又能夠利用一種新的能量——電能,並且由此進入了電力時代。