A. 第二次工业革命开辟的时代为何称为“电气时代”
汽车和飞机的问世是第二次工业革命时期应用技术上的一个重大成就。19世纪80年代中期,德国发明家卡尔·本茨提出了轻内燃发动机的设计,这种发动机以汽油为燃料。内燃机的发明,一方面解决了交通工具的发动机问题,引起了交通运输领域的革命性变革。19世纪晚期,新型的交通工具──汽车出现了。80年代,德国人卡尔?本茨成功地制成了第一辆用汽油内燃机驱动的汽车。1896年,美国人亨利?福特制造出他的第一辆四轮汽车。与此同时,许多国家都开始建立汽车工业。随后,以内燃机为动力的内燃机车、远洋轮船、飞机等也不断涌现出来。1903年,美国人莱特兄弟制造的飞机试飞成功,实现了人类翱翔天空的梦想,预告了交通运输新纪元的到来。另一方面,内燃机的发明推动了石油开采业的发展和石油化学工业的产生。石油也像电力一样成为一种极为重要的新能源。1870年,全世界开采的石油只有80万吨,到1900年猛增至2 000万吨。
从吉尔伯特以来,人们基本研究的是静电。富兰克林等人研究的也属于瞬间释放的电,而不是持续的电流。人们不知怎样发电 。
伏打电堆是电池的原型,它的出现改变了静电研究的状态,使人们对电流能够有深入地认识。这不仅仅表现在动电学研究上,更重要的是,由此开启了人类的电气时代。
电流是怎样发现的呢?这里面有很多偶然。1780年9月的一天,意大利波洛尼亚大学的医学和解剖学教授伽伐尼和他的两个助手做实验。他们做的是解剖青蛙的实验,要将青蛙做成切片。青蛙被解剖完了,青蛙下肢的神经完全暴露出来。一名助手顺手把解剖刀放在了一只蛙腿的神经上,突然间,已经死了的青蛙竟然动了!四只蛙腿抽搐颤动。伽伐尼没有放过这个异常现象。他于是立即重复做这个动作,结果发现蛙腿一接触到金属解剖刀,便开始抽动。伽伐尼心想,这是电现象,也许是由于自然界中的电而产生的。在大雷雨天,伽伐尼将青蛙用铜丝挂起来,吊在铁格子上,闪电交加时,他看到青蛙腿在抽动。为了进一步证明他的想法,他在万里无云的大晴天做这个实验,结果青蛙依然抽动。本来想证明自己的观点,却被实验推翻了。因为晴天时,基本上收集不到大气电荷。后来,伽伐尼在封闭的屋子里继续实验,发现使用相同的金属联结起来,分触蛙神经,蛙腿不能抽动,而使用不同的金属触及蛙神经并且相联结,则可以发生抽动现象,但不同的金属引起的抽动程度不一样,有的剧烈有的缓慢。之所以一开始发现蛙腿抽动,原因就在于解剖刀是金属,而蛙放在金属的解剖桌上,助手顺手把解剖刀一放,刀与桌相连,又触及蛙腿,引起了抽动。但是为什么抽动,伽伐尼没有想明白。
他认为,金属相连接构成回路,所以导电。这一点他认识得十分正确。然而他是一名生物电研究者,他忽略了不同金属才能引起蛙腿抽动的事实,却把蛙作为原因。
伽伐尼认为,电来自有机体内部。动物神经相当于一个莱顿瓶,金属构成回路,由此导电。他还认为,这种电必须由不同的金属才能激发出来。伽伐尼认为这是“动物电”。1791年,伽伐尼发表了论文《论肌肉运动中的电力》。这一发现轰动一时,人们联想到海里的鳗鱼之类带电的动物,也没有表示什么怀疑。
然而有一个人对伽伐尼深表怀疑,他就是意大利物理学家伏打。伏打于1745年出生,是一位青年科学家。他在意大利帕维亚大学教授自然哲学。1791年,伏打获得皇家学会的科普利奖,并当选为皇家学会会员。伏打重新做实验,根据相同的金属不能产生电流这个现象,他将注意力转移到了金属本身。1792年,伏打指出,伽伐尼所言的动物电是不存在的。伽伐尼恰恰弄反了,不是金属无用,恰恰是两种不同金属产生的电流,蛙腿则起了一个检验电荷是否存在的作用。
1794年,伏打不断地做了无蛙腿参与的实验,他用不同的金属相触,检测了电流的发生。其实,早在1752年,有一位意大利学者就有过伏打类似的经历。这位学者名叫祖尔策。他有一次,很偶然地将铅片与银片含在嘴里,放在舌尖上。结果舌尖有一种特殊的味道,其实这不是什么味道,而是两种不同金属与湿润的舌尖形成通路,有电流经过的麻酥酥的感觉。
但是祖尔策没有找到原因,也没有再把这件事放在心上。就这样白白地浪费了发现电流的大好时机。伏打和伽伐尼二人观点不同,开始争论。在论争中,伏打做了一系列的实验,结果证明他的观点更接近正确的实验现象。伏打得到一个金属序列:锌、锡、铅、铜、银、金……这就是着名的物理上的伏打序列。在这个序列中,任意两种金属相接触就可产生电流,距离越远的两种金属相连接,产生的电流越强。伏打还发现,接触后,排在前面的金属带正电、排在后面的金属带负电。
1799—1800年,伏打发明了发生装置——伏打电堆,它能够产生持续的直流电。
伏打具体地叙述如下:“取上30块、40块、50块,当然60块更好,这样较多的铜片,如果是银片,则会更好。将它们每一块都与另外一种金属片相接触,这另外一种金属片选用锡片或锌片,后者则更好。“用同样数目的水层,或者同样数目的用液体浸泡过的卡纸或皮革等均可,我发现水并不理想,如果用盐水或碱液是最好不过。“一切准备就绪,把那些卡纸或皮革夹在每对或每个组合所包含的两种不同的金属之间。这样间隔而成,按照顺序循环排列,这就做好了一个发电体。”这种装置,如果叠得越多,电流就越强。1800年,伏打致信英国皇家学会主席布克司,布克司将信发表在皇家学会的公报上,一举惊人。
1802年,美国与俄国的物理学家在伏打发明的基础上,分别做成了两个大电堆,发电产生的热把金属都熔化了,可见电堆之巨大。伏打后来又继续改进,制出了更加易用的电堆。稳定直流电流的出现宣告了人类的电气时代的到来。
B. 第二次工业革命中电力的广泛应用说明了一个什么科学道理
科学技术是第一生产力.
C. 第二次工业革命的一点疑问
19世纪70年代以后,资本主义世界发生的技术革命,加速了重工业和一系列新工业部门的发展,引起了英国和法国的相对落后和美国、德国和日本经济的跳跃性发展。 垄断资本主义其实就是自由资本主义发展出来的更高一级的形式.
自由资本主义是亚当斯密在<国富论>中提出的观点,也叫早期资本主义和殖民资本主义.中国教科书的解释就是资本主义在发展初期进行资本原始积累的过程,叫做自由资本主义时期.
后来随着第二次工业革命的进行,生产力水平和能力急剧提高,主要资本主义国家完成了资本原始积累.主要资本主义国家的行业竞争进入白热化,经过大范围的残酷竞争和淘汰,各个主要行业被一家或者几家超级企业控制,进入了垄断资本主义时期.垄断资本主义也被我们叫做帝国主义.
D. 第二次工业革命的最大变化为什么不是电力的发展而是重工业开始占据主导地位
19世纪中期以前,主要资本主义国家工业中占据主导地位的是轻工业.在第 二次工业革命中兴起的电力、石油等工业都是重工业.随着第二次工业革命的发展,重工业得到长足进步,这是第二次工业革命给主要资本主义国家工业带来的最大变化.
E. 英国不是最早发现电的吗为什么第二次工业革命会被美德超过
因为后来英国的工业实力落后于德国更是落后于第一工业强国美国,所以会被它们超过。
自己打的,望采纳。
F. 特斯拉的发明让当时许多企业瞬间倒闭,是他引发了第二次工业革命,为什么他会世界被遗忘呢
尼古拉特斯拉。(Nikola Tesla,1856年-1943年,1856年7月10日出生)是世界上最伟大的发明家、物理学家、机械工程师和电机工程师之一。塞尔维亚血统的他出生在克罗地亚(后并入奥地利帝国)。特斯拉被认为是历史上一位重要的发明家。他在19世纪末和20世纪初对电和磁性的贡献也是知名的。他的专利和理论工作形式依据现代交变电流电力(AC)的系统,包括多相电力分配系统和AC马达,帮助了他带起第二次工业革命。在美国,特斯拉在历史上或通俗文化上的名声可以媲美任何其他的发明家或科学家。1893年他展示了无线通讯并成为了电流之战的赢家之后,就成为了美国最伟大的电子工程师之一而备受尊敬。许多他早期的成果变成现代电子工程的先驱,而且他的许多发现为开创性的重要。在西元1943年,美国最高法院承认他为无线电的发明者。在使用电的现代世界上到处都可以看见特斯拉的遗产。撇开他在电磁学和工程上的成就,特斯拉也被认为对机器人、弹道学、资讯科学、核子物理学和理论物理学上等各种领域有贡献。特斯拉晚年被视为一个疯狂科学家并由于宣称可以创造怪异的科学发明而被注意。许多他的成就已伴随着一些争议被应用,去支持着许多的伪科学,如幽浮理论和新世纪神秘理论。特斯拉当代的钦佩者视他为“创造出二十世纪的人”。 他是一个被世界遗忘的伟人。交流发电机就是他发明的,而爱迪生钟爱自己发明的直流发电机,极力打压Tesla。如果Tesla不是被迫放弃了交流电的专利权供世人免费使用(每马力$2.53),那他会是世界上最富有的人。他的梦想就是给世界提供用之不竭的能源。特斯拉从不在意他的财务状况,于穷困且被遗忘的情况下病逝,享年86岁。虽然他是一个绝世天才,但很遗憾没有多少人记得他。1856年7月10日,他生于南斯拉夫克罗地亚的斯米良,他父亲是牧师,母亲是打蛋器的发明者。他一生的发明无数。 1882年,他继爱迪生发明直流电(DC)后不久,发明了交流电(AC),并制造出世界上第一台交流发电机,并创立了多相电力传输技术。 1895年,他替美国尼亚加拉发电站制造发电机组,致使该发电站至今仍是世界着名水电站之一。 1897年,他使马可尼的无线电通信理论成为现实。 1898年,他制造出世界上第一艘无线电遥控船,无线电遥控技术取得专利(美国专利号#613.809)。 1899年,他发明了X光(X-Ray)摄影技术。其他发明包括:收音机、雷达、传真机、真空管、霓虹灯管、飞弹导航、星球防御系统等。甚至以他名字而命名的磁密度单位(1 Tesla = 10,000 Gause)更表明他在磁学上的贡献。年青时的特斯拉 非常的聪明,可以在脑子中飞快的完成复杂计算,老师总认为他在作弊。特斯拉 能流利的说多种语言。除了克罗地亚语外,他还会说7种语言:捷克语, 英语,法语,德语,匈牙利语, 意大利语,拉丁语。中年时特斯拉与马克吐温成为了亲密的朋友,他们在实验室和其它地方共度了许多时光。 天才出于勤奋,为了献身科学研究事业,特斯拉终身不娶。他说:“电给我疲乏衰弱的身躯注入了最宝贵的东西一一生命的活力、精神的活力”。他为了把构思转变成现实发明,他舍不得睡觉,每天只睡2个多小时,最终独自获得1000多项发明专利。有道是:“天才勤奋性难移,无需扬鞭自奋蹄;终生努力演大戏,惊世伟业创奇迹。”特斯拉的专利是他个人独自构思和撰写的,是名副其实的专利发明人;而爱迪生的专利是靠他创立的美国通用电器公司的庞大的实验队伍完成的,爱迪生因为是美国通用电器公司老板而拥有专利,爱迪生并不是真正的专利发明人;特斯拉于布拉格大学毕业,爱迪生小学未毕业,因此,一对一比较而言,独行侠特斯拉个人的科学与发明成就比完全依赖于商业研发团队的爱迪生个人的纯商业发明成就要伟大许多倍。虽然他一生致力不断研究,并取得约 1000 项专利发明,但他一生的研究不是为着一己之利。特斯拉最多产的创造时期是在美国度过的。其中很一部分直到今天仍无法重复。例如:辐射能量接收器。除了知道这是一个关于宇宙线能量的转换器外我们对它的工作原理一无所知。可惜,与他同时代的企业家利用了这位天才科学家的爱心和才华,骗取了他的研究成果和荣誉,因他的发明而腰缠万贯。但特斯拉却是穷困潦倒、长年经济拮据。1943年1月5日晚间到8日早上之间的某个时间,特斯拉在纽约旅馆
G. 第二次工业革命为什么没发生在英国
英国没有最先爆发第二次工业革命的原因:
①英国是老牌的资本主义国家,在第一次工业革命中占优势的纺织业等部门的设备已经陈旧,但资本家宁愿把大量资本输往国外,也不愿用于更新国内的生产设备和采用新技术;当后起的国家采用新技术和新设备时,英国还在使用旧机器设备。在资本家看来,拆毁旧的还可以继续使用的机器设备,换上新的机器设备是不划算的,这就阻碍了英国工业的进步。
②英国作为最大的殖民帝国,掌握了广阔的销售市场、原料产地和廉价的劳动力,即使在技术水平较低的情况下,英国资本家也能从殖民地获得巨额利润。英国拥有广大的海外殖民地,殖民地是资本投资的最好场所。殖民地人民生活水平低,劳动力便宜,原料价格低廉,工业利润大。
③德国、美国、日本等新兴资本主义国家的迅速崛起并发展。进入北美大陆的大批英、法等民族带来的先进科学、技术、工艺等,再加上后来美国的西部大开发和淘金热,吸引了大量资金和人力涌向美国,使美国的经济快速增长,短时间内完成了工业化进程,其基础工业和制造业迅速赶上并超过了英国。德国和日本凭借自身的优势,迅速发展资本主义。
H. 为什么第二次工业革命以电划分
之前的机器都是用蒸汽带动,但之后就由电带动了.
机器作为资本主义生产标志,其效率和变化是生产力变化的最集中体现.毋庸置疑,电力自然比蒸汽要更好,因此由电力主导的生产工业自然比蒸汽工业更发达,所以,电力作为新的生产力的核心因素,自然可以划分出两次工业革命了
I. 为什么第二次工业革命不再是英国领先了
众所周知第一次工业革命是在英国爆发的,因为这一次的改革英国率先进入到科技时期,而且国力以及生产力等各个方面都有了非常大的进步,在欧洲国家中英国因为地位领先所以国家一直走在世界的前端。然而第二次工业革命是在欧洲世界共同进行的,那么第二次工业革命为什么没发生在英国呢?
首先英国已经是老资格的资本主义国家了,在前一次工业革命进行的时候纺织业发展的非常迅速,可是到了这个时候已经非常落后了,但是他们却宁肯把资本输往其他国家也不愿意更新设备,而旧设备的使用让工业发展的非常缓慢。
另外第二次工业革命没有发生在英国的原因还在于当时它已经是大殖民国家了,有着非常优势的市场、原料以及劳动力,就算是技术水平并不先进也可以继续获得非常丰厚的利润,而英国还有着许多其他地区的殖民地,在殖民地上生活的人们是非常廉价的。德、美日等国家的发展和兴起也是第二次工业革命没有爆发在英国的原因之一。这些国家在科学、技术等方面发展十分的迅速,尤其是美国的发展让更多的人开始进入美国挖金,当时美国的工业已经逐渐赶超了英国,而德日等国家也有着不同的优势,相反的是英国反而逐步落后,没有了和这些国家争夺的资本。
自从第一次进行工业方面的革新之后欧洲许多国家经济开始迅速发展,然而在发展之后也出现了许多新的问题,而工业以及人们的生活需求开始变大,面对这种情况很快出现了第二次工业革命,这一次的改革让世界再次发生变化,那么第二次工业革命的标志是什么呢?
第二次工业革命的标志其实就是电气的大范围应用以及内燃机的出现,各种电器以及新的发明逐渐出现在人们的生活以及工业之中。资本主义也开始呈现出垄断的现象,西方国家开始迅猛发展,在很大程度上超越了东方国家,另外电气的大范围应用不仅仅是第二次工业革命的标志,而且还是这一次革命最大的特点,自从电磁感应理论被人们发现之后,创造出许多的新事物,电灯、电报等新发明开始应用到人们的生活之中。可以说电力是一种非常特殊的新能源,它的出现成功的取代了原本笨拙而落后的蒸汽,这是一次伟大的创新,同时也带动了更多新兴产业的出现以及发展,所以才会说电气的大范围应用才是第二次工业革命的标志。 第二次工业革命是一次非常重大的变革,甚至因此而改变了一些国家的命运。而新发明物的出现也在一定程度上改变了世界生产力、军事以及格局的重大变化。第二次工业革命的内容在一定程度上有着极大的影响。
第二次工业革命从1870年开始,这一次革命进行的标志是电力的大范围应用。在那段时期科技方面发展非常的迅猛,许多新发明以及新技术都是在那个时期产生的,并且以飞快的速度应用到新兴的产业和工业中去,非常大的提高了生产力,内燃机的出现和化工产业让社会发生了非常大的变化,而新的通讯以及交通也让世界之间更加密切和紧密。
另外第二次工业革命的内容还包括电力的应用导致一些特殊产品开始出现,比如在六七十年代的时候出现的一些电气发明,1866年出现了发电机,在几年之后电力已经能够正常的带动发电机工作,从此之后蒸汽时代已经成为过去,而新能源则成为了当时的主流。
在19世纪中晚期的时候西方国家开始呈现出非常大的变化,而经过几次历史的变革和革命战争的影响,这些国家国情已经基本稳定下来,而且市场以及社会的需求开始扩大,为了更好的发展这些国家进行了第二次工业革命,从此后西方国家进入了一个全新的发展阶段,可以说第二次工业革命的意义是非常巨大的
首先在经济方面也可以看出来,非常大的促进了生产力的发展,同时也促使电灯、汽车以及化工等新兴产业开始兴起,这些发明以及产业的出现让西方国家变得更加强大,经济增长也是出现了一个新高点。同时电话、电报的出现也让西方国家的联系更加便捷和迅速,这样一来世界市场就进一步形成了。
第二次工业革命的意义还在于生产力的提高让生产变得更加集中,这也就代表着垄断组织的出现,一些国家经过革命之后开始成为帝国主义,而霸权主义也开始进一步扩大,他们开始将目光放在了东方国家上,殖民掠夺开始变得激烈起来,而他们不断的进行资源方面的掠夺和输送资本也让东方国家饱受苦难。除此之外飞机、轮船等交通工具的出现也让世界各个地区的联系更加便捷和密切,在很大程度上都和两次工业革命有关,这两次技术方面的革新让这些资本主义国家生产力得到了很大的提高,尽管第二次的时候造成了垄断以及殖民掠夺的出现,但是第二次工业革命的伟大是不可以否认的。可以说第二次工业革命给人们以及社会带来了非常多的便利,首先从通讯这一方面来说,在这段革新进行的期间,人们将电气大范围的应用到生活之中,通过研究很快就让第一部电话出现,而且还研制出来无线电报。这让人和人之间传递消息更加的方便,而且世界之间的交流也加强了。
另外第二次工业革命带来的便利还体现在交通工具中,在这一次的革命之中不仅制造出了电车和轮船,而且还让汽车出现在人们的生活之中,这样一来交通工具要比从前便捷和快速。除此之外电灯、内燃机等物品的发明也有着十分重要的作用。
美国是在当今世界最为发达的国家之一,
第二次工业革命与美国现代化之间的关系是十分密切的,从十九世纪末期的时候美国开始进行第二次工业革命,而之前两次发生过战争的美国开始专注于经济的发展,同时移民的出现也让美国有了非常充足的劳动力,而且在此之后美国也不再进行战争,这些条件都是美国崛起的原音。
西部地区的开发和利用是美国现代化发展迅速的一大原因,而在开发的过程中第二次工业革命的发明物有着非常大的作用,美国为了更好更快速的开发,将许多先进的技术都引到了国内,而这些新的技术则都是在二次工业革命中出现的。
另外美国经济发展迅速之后也出现了垄断组织,这是在第二次工业革命之后出现的,而垄断组织的形成也在一定程度上带动了这个国家的经济发展,同时还可以保证不被其他国家追赶和超越,这些条件正是美国现代化的主要形成原因,所以说第二次工业革命和美国现代化的关系十分密切。
J. 为什么第二次工业革命是以电气化为主要特征
蒸汽机让人类走出了以人力和畜力为动力来源的时代,但是随着工业化进程的加速,蒸汽机效率低下的局限性逐渐显露。于是,以电力为工业主要动力的第二次工业革命开始了,这个既是能量又是信息的发明彻底改变了人类的历史。
从能量的角度看,电力是第二次工业革命的新动力,你会发现,其实历次工业革命的本质,都是能源转换的革命;从信息的角度看,电的普及带来了通信革命,电信业的发展加速了人类发展的进程,电的使用仅仅是最近200多年的事,这也恰恰是世界经济飞速发展的200多年。可以说,直到现在,电都是整个现代生活的核心。
那么在科技史上,人们是如何发现并利用电的呢?从这个漫长而曲折的历程中,我们又能得到哪些启示呢?今天我们来拆解四个电学史的伟大瞬间,了解人们是如何认识和改造电这个能量的。
世界上第一个揭示了电的本质的人是本杰明∙富兰克林。提到富兰克林,更多的人首先会想到他是美国的国父之一、政治家,但其实他还是一个伟大的科学家,有人甚至认为他是电学领域的牛顿,但也有人说他不过是因为披上了国父的光环,被后世美化成了科学家。
事实上,与他同时代的法国经济学家杜尔哥是这样评价富兰克林的:“他从苍天处取得闪电,从暴君处取得民权。”因此,作为科学家的富兰克林,在电学上的成就,一点儿也不比建立美国这个贡献小。
今天大家谈到富兰克林在科学上的贡献时,都会想到他冒着生命危险使用风筝,在雷雨天进行雷电实验的故事,因为这个实验证实了天上的雷电和我们生活中已知的静电本质上是一回事。
但是,大部分人都忽略了富兰克林证实这件事的方法,他不是感觉到自己被电了,有一阵恐怖的麻木感,就轻易下结论说“雷电就是电”,而是随后将雷电引入莱顿瓶中带回到家(莱顿瓶其实就是玻璃瓶做的简易电容器),用收集到的雷电做了各种电学实验,证明了天上的雷电与人工摩擦产生的电性质完全相同,才得出闪电和静电是一回事的结论,也就找到了电的本质。因为他有很严密的论证过程,后来英国皇家学会认可了他的发现,并且接纳他为皇家学会会员。
当然,富兰克林被认为是近代第一个对电学做出巨大贡献的人,并非只是靠一个实验,而是一系列在电学理论上的贡献,包括这样一些成就:
确定了电的单向流动(而不是先前认为的双向流动)特性,并且提出了电流的概念;
合理地解释了摩擦生电的现象;
提出电量守恒定律;
定义了我们今天所说的正电和负电。
从上面的成就你可以看出,富兰克林作为科学家可不是浪得虚名,也不是大家出于他对美国政治的贡献,后世给予他的头衔。在富兰克林生活的年代,他已经深得学术界的认可,除了当选英国皇家学会会员,他还获得了哈佛大学和耶鲁大学的名誉博士。
我们通常对富兰克林的另一个印象是,他早年是一个印刷匠,没受过什么正规教育,因此是个民间科学家。必须指出的是,这种看法也是错的,虽然富兰克林没上过大学,但是他在从事印刷业的过程中,大量阅读和学习,建立起了自己的知识体系,更关键的是,他做科学研究可不是业余的,而是遵循一整套系统、科学的方法。
他的成就不仅在于发现了电的本质,开启了一个电学的新时代,更重要的是他的科学的做事方法和勇敢的科学精神一直鼓舞着后人。
了解了电的本质,下一步,人们就想要进一步研究电的性质并且学会创造和使用它。要研究电,就需要把电创造出来,并储存起来,这就有了电池的发明,这是电学历史上第二个伟大的瞬间。
早在古希腊,人们其实已经意识到静电的存在了,那时候人们发现用毛皮摩擦琥珀后,琥珀会吸引细小的东西,就如同磁石能吸引铁块一样。但是直到18世纪,人们对电的了解还是停留在静电这个层面。
18世纪80年代,意大利科学家伽尔瓦尼在解剖青蛙时,发现两种不同的金属接触到青蛙会产生微弱的电流。这是人类第一次发现了流动的电,这种流电为制造电池创造了可能。但是,伽伐尼以为这是来自青蛙体内的生物电。而意大利物理学家伏打知道这件事情后,意识到这可能是因为两种不同的金属有电势差,因此产生了流动,而青蛙的作用相当于今天我们说的电解质。
于是,在1800年,伏打用盐水代替青蛙,将铜和锌两种不同的金属放到盐水中,就产生了电流。当然铜和锌之间的电势差只有0.7伏左右,非常弱,于是伏打将6个这样的单元串联在一起,就获得了超过4伏电压的电池。有了电池,电学的研究就得以不断取得重大的突破。
当时的意大利正在拿破仑的控制之下,这位喜爱科学的将军在得知伏打的发明后,专门在巴黎接见了他,册封他为伯爵,而且给了他一大笔奖金。后来人们用他的名字作为电压的单位,而Volta这个意大利语的名字在英语里被写成Volt,因此在电学中被翻译成“伏特”。其实伏特和伏打是一回事。
电池的发明除了在科研和生活中有实际的用途,其实还证实了一件事,就是能量是可以相互转化的,当然在伏打的年代大家还不知道这个道理。
有了电池后,科学家们得以将电学的原理搞得很清楚了,接下来就是如何利用电能的问题了。这是电学史上第三个伟大瞬间,人们要真正动手改造和利用电了。
利用电能涉及到两大发明:发电机和电动机——发电机将其他能源转变成电能,电动机将电能转变成机械能推动机器。而这两种机器工作的基本原理,都是建立在电磁学理论之上的。因此,发电机和电动机都是在搞清楚了电磁原理之后发明的。
电和磁的关系,是被丹麦物理学家汉斯·奥斯特偶然发现的,1820年,他在给学生上完课收拾仪器时,无意间发现了通电导线旁边的磁针会改变方向,并且因此发现了电流的磁效应,这成为了后来电动机的工作原理。
把电磁关系的研究推向高潮的是法拉第,他的研究成果是发现了磁生电现象,这就为发电机的出现提供了可能。但遗憾的是,天才的法拉第没有受过高等教育,数学很差,没办法把自己的理论继续推进。他的实验成果后来被麦克斯韦应用,从而建立起了现代的电磁学理论。
在电学方面,理论的大厦最终是由英国着名科学家麦克斯韦完成的。如果要问英国在牛顿之后第二个伟大的科学家是谁,恐怕要数麦克斯韦了。
麦克斯韦用数学公理化的方法将安培、法拉第和亨利等人的电磁学理论系统化,把电、磁和光用一组方程式,即麦克斯韦方程组统一起来。这项成就被誉为继牛顿力学之后,物理学的第二次大统一。爱因斯坦称赞麦克斯韦是对20世纪最有影响力的19世纪物理学家。
电学成就的第四个高光时刻,就是它的普及和应用。这个工作,其实是由德国和美国一批真正来自工业界,并且能够看到电的应用前景的发明家完成的。这些人认识到电是一种能量,并将它和产业革命联系起来了。
世界上第一台真正能够工作的交流发电机是由德国的发明家、商业巨子西门子设计的。和之前的发明家不同,西门子本身就是一个企业家,他搞发明更多地是为了应用。
1866年,他受到法拉第研究工作的启发,发明了交流发电机,随后就由他自己的公司制造了。从此人类又能够利用一种新的能量——电能,并且由此进入了电力时代。