王明
1820年,在丹麦首都哥本哈根,有一个教授名叫奥斯特。他发现当导线上有电流通过时,导线旁的磁针就会发生偏转。消息传来,立刻震动了英国的科学界:这说明电和磁是有关系的!这个发现就像一个小杠杆.撬动了电力世界的精密大厦……
轻轻飘动的软木
此时,在英国皇家学会里,一位名叫华拉斯顿的会员受到奥斯特的启发,突发奇想:既然电能让磁动,磁为何不能让电动?于是,他找到举世闻名的戴维教授,还设计了一个实验,在一个太磁铁旁赦一根通电导线,看它会不会旋转。可惜,实验没有成功,华拉斯顿不过想想而已,一碰钉子就后退了,也就再不提此事。但机遇专给有心人。皇家学会两大权威失败了的实验,倒让一个小助理记在了心里。他,就是刚进入皇家学院不久的实验室助理一一迈克尔·法拉第。实验失败的时候,法拉第就站在旁边,事后,他独自一个人躲在实验室里又夜以继日地干了起来。他想,导线不能转动是因为拉得太紧,就干脆取来一个玻璃缸,往里面倒入水银,正中固定一根磁棒,棒旁边漂一块软木,软
木上插一根铜线,再接上伏打电池,果然,电路一通,那软木轻轻地飘动起来,缓缓慢慢地居然绕蕾着磁棒兜开了圈子。
一根线通电转得幔,要是一个通过强电流的线圈里,不就转得快了吗?啊,成功了。这就是世界上第一个最简单的马达。
这一刻,法拉第这个沉静温和、能自制不激动的人,忍不住在皇家学会的地下实验窒里一令人围着这个水银缸跳起舞来。软木轻轻地飘,他也跟着欢快地转,这样转了几圈,他猛地跑到桌边,翻开实验日记写道:”1821年9月3日。……结果十分令人满意,但是还需要做出更灵敏的仪器。”
“电学之父”——法拉第
迈克尔·法拉第,英国物理学家、化学家,也是著名的自学成才的科学家,出生于萨里郡纽因顿一个贫苦铁匠家庭,仅上过小学。1831年,他作出了关于电力场的关键性突破,永远改变了人类文明。他在电磁学方面做出了伟大贡献,被称为“电学之父”和“交流电之父”。
奇异的颤动
自从1820年奥斯特宣布电能使磁针偏转后,法拉第就想,这一定是电产生了磁,才影响到磁针,果然到1825年,电学家斯特詹在一块马蹄形软铁上通电后竟能吸起四公斤的铁块,不久又一美国人改进实验吸起了三百斤重的铁块,电真的变成了磁,而且力量这样巨大。
法拉第反过来想,磁为什么变不成电呢?如果能变成电,那力量也一定不会小的.。自从1821年他做完那个电绕磁铁的实验后,脑子里就每时都在转着这个问题。他在笔记本上写了“转磁为电”几个大字,口袋里常装着一块马蹄形磁铁、一个线圈。就这样苦思苦想,常验常试。
他先是用磁铁去碰导线,电流计不动,在磁铁上绕上导线,还是没有电。后来,他干脆把磁铁装在线圈的肚子里,接上电流计,指针依然纹丝不动。法拉第就这样颠来倒去,从1821年开始到1831年不觉已过去整整十年,脑汁绞尽,十指磨破,也没变出一丝丝电来。一天,他又在地下实验室干了半天,还是毫无结果,便说了声:“算了吧!”气得将那根长条磁铁向线圈里“咚”地一声扔进去,仰身向椅子坐去。可是就在他仰身向椅子上坐的一刹那间,他忽然看见电流计上的指针向左颤动了一下。
“转磁为电”
他赶快眨了一下眼,再看指针又在正中不动了。他想了也许是看花眼,因为人们在高度集中精力的实验中,有时看到的只是自己希望的假象。他这么想着,就欠着身子将磁铁抽,出来再试一次。不想这一抽,指针又向右动了一下,这是真的!他忙又将磁铁插回,指针又向左偏了一下。哎呀,有电了,磁成电了!
法拉第将那磁铁在线圈里不停地抽出插入,上上下下,像捣蒜一般,把个桌子捅得“咚咚”直响,那电流计上的指针也像拨浪鼓似的左右摇个不停。
兴奋的法拉第又在日记里写下:“1831年10月17日。磁终于变成了电……”
切割磁场,产生电能!
今天,我们所使用的电,都是发电厂生产出来的。这些大大小小、规模各异的发电厂,大多数依据的都是在200年前发现的原理一一电磁感应:设法使涡轮机转动,以带动发电机切割磁场,将机械能转变为电能。
火力发电厂
1875年,法国巴黎北火车站建成世界上第一座火力发电厂,为附近照明供电。火力发电有两种,一种是通过燃烧煤炭等燃料,加热锅炉中的水,水变成高温、高压的水蒸气,驱动蒸汽轮机旋转从而带动发电机发电;一种是用天然气等燃料,通过燃烧,形成高温、高温燃气.驱动燃气轮机旋转从而带动发电机发电。
缺点:虽然火力发电站可以根据需要随时建设,但是火力发电污染严重。
水力发电厂
早在1880年后,英国和美国就建成世界上第一批水电站了。水力发电站是怎么工作的呢?首先,水位差产生的强大水流,推动水轮机旋转,从而带动发电机不断地进行磁场切割,电能就源源不断地产生了。水力发电站的优点很多:不用燃料、后续成本低、不污染环境、机电设备制造简单、操作灵活等。
缺點:如果没有水位差较大的河流,就没办法修建电站。
最新的发电方式,你不知道就OUT了!
核能发电厂
为了能获得源源不断的电能,人们又把目光转向了核能。人们开始利用核反应堆带来的热能驱动蒸汽轮机旋转从而带动发电机发电。1吨铀产生的能量,大约相当于200万吨.煤。一座功率10万千瓦的火力发电厂,一天要烧掉上千吨煤,如果改用铀,只要0.5千克就够了。
缺点:核电厂会产生出放射性废料,必须慎重处理,很多人都“谈核色变”……
空气也能发电
对,你没看错。就连我们周围的空气现在也能发电了。空气发电就是利用空气压缩机。将我们身边的空气进行压缩,并储存起来,通过排气阀冲向叶轮从而带动发电机来进行发电。简单的说,就是变相的风力发电。
巨蟒发电
巨蟒发电是利用我们的大海母亲来发电的,因为发电的设备酷似一条条巨蟒,才得到了这样的名字。当海浪拍打到“巨蟒”的时候,内部产生压力使得内部涡轮转动,切割磁场,从而进行发电。
巨蟒发电机的出现可谓是给新能源电力市场增添一股新鲜的血液。在同等条件下,巨蟒发电机比市场上主导的风力发电机可省了不少钱。但因为它太像巨蟒了,在海上经常被人们误解成海怪。
特例!在电磁感应之外……
如果你以为所有的发电设备都是利用电磁感应原理,那就大错特错了。有这样一个特例:太阳能发电!
太阳能发电的原理,简单来说,就是半导体通过光能转化为电能。P、N两种型号的半导体,结合以后会产生电势差。太阳光照射到上面后,会从N向P处移动,产生电子,电子从P向N移动,然后就会产生电流。
现在,我国预计在2050年建成大规模空间发电站,名叫“太空三峡电站”,发电效率是地面太阳能发电站的35倍,可以通过微波远程传输的方式源源不断地把电能发送回地球!