1、電學發展史整理版電學發展史電一詞在西方是從希臘文琥珀一詞轉意而來的，在中國則是從雷閃現象中引 出來的。自從18世紀中葉以來，對電的研究逐漸蓬勃開展。它的每項重大發現都 引起廣泛的實用研究，從而促進科學技術的飛速發展。現今，無論人類生活、科學技術活動以及物質生產活動都已離不開電。隨著科 學技術的發展，某些帶有專門知識的研究內容逐漸獨立，形成專門的學科，如電子 學、電工學等。電學又可稱為電磁學，是物理學中頗具重要意義的基礎學科。電學的發展簡史有關電的記載可追溯到公元前 6世紀。早在公元前585年，希臘哲學家泰勒斯 已記載了用木塊摩擦過的琥珀能夠吸引碎草等輕小物體，后來又有人發現摩擦過的 煤玉也具有

2、吸引輕小物體的能力。在以后的 2000年中，這些現象被看成與磁石吸 鐵一樣，屬于物質具有的性質，此外沒有什么其他重大的發現。在中國，西漢末年已有磕瑁（玳瑁）吸偌（細小物體之意）”的記載；晉朝時進一 步還有關于摩擦起電引起放電現象的記載今人梳頭，解著衣時，有隨梳解結有光 者，亦有咤聲o1600年，英國物理學家吉伯發現，不僅琥珀和煤玉摩擦后能吸引輕小物體，而 且相當多的物質經摩擦后也都具有吸引輕小物體的性質，他注意到這些物質經摩擦 后并不具備磁石那種指南北的性質。為了表明與磁性的不同，他采用琥珀的希臘字 母拼音把這種性質稱為電的。吉伯在實驗過程中制作了第一只驗電器，這是一根 中心固定可轉動的金屬細

3、棒，當與摩擦過的琥珀靠近時，金屬細棒可轉動指向琥 珀。大約在1660年，馬德堡的蓋利克發明了第一臺摩擦起電機。他用硫磺制成形如地球儀的可轉動球體，用干燥的手掌摩擦轉動球體，使之獲得電。蓋利克的摩擦起電機經過不斷改進，在靜電實驗研究中起著重要的作用，直到19世紀霍耳茨和推普勒分別發明感應起電機后才被取代。18世紀電的研究迅速發展起來。1729年，英國的格雷在研究琥珀的電效應是 否可傳遞給其他物體時發現導體和絕緣體的區別 ：金屬可導電，絲綢不導電，并且 他第一次使人體帶電。格雷的實驗引起法國迪費的注意。1733年迪費發現絕緣起來的金屬也可摩擦起電，因此他得出所有物體都可摩擦起電的結論。他把玻璃上產

4、 生的電叫做玻璃的，琥珀上產生的電與樹脂產生的相同，叫做樹脂的。他得到: 帶相同電的物體互相排斥；帶不同電的物體彼此吸引。1745年，荷蘭萊頓的穆中布魯克發明了能保存電的萊頓瓶。萊頓瓶的發明為電 的進一步研究提供了條件，它對于電知識的傳播起到了重要的作用。差不多同時，美國的富蘭克林做了許多有意義的工作，使得人們對電的認識更 加豐富。1747年他根據實驗提出：在正常條件下電是以一定的量存在于所有物質中 的一種元素；電跟流體一樣，摩擦的作用可以使它從一物體轉移到另一物體，但不 能創造；任何孤立物體的電總量是不變的，這就是通常所說的電荷守恒定律。他把 摩擦時物體獲得的電的多余部分叫做帶正電，物體失去

5、電而不足的部分叫做帶負 電。嚴格地說，這種關于電的一元流體理論在今天看來并不正確，但他所使用的正 電和負電的術語至今仍被采用，他還觀察到導體的尖端更易于放電等。早在 1749 年，他就注意到雷閃與放電有許多相同之處，1752年他通過在雷雨天氣將風箏放入云層，來進行雷擊實驗，證明了雷閃就是放電現象。在這個實驗中最幸運的是富 蘭克林居然沒有被電死，因為這是一個危險的實驗，后來有人重復這種實驗時遭電擊身亡。富蘭克林還建議用避雷針來防護建筑物免遭雷擊，1745年首先由狄維斯 實現，這大概是電的第一個實際應用。18世紀后期開始了電荷相互作用的定量研究。1776年，普里斯特利發現帶電 金屬容器內表面沒有電

6、荷，猜測電力與萬有引力有相似的規律。1769年，魯賓孫通過作用在一個小球上電力和重力平衡的實驗，第一次直接測定了兩個電荷相互作 用力與距離二次方成反比。1773年，卡文迪什推算出電力與距離的二次方成反 比，他的這一實驗是近代精確驗證電力定律的雛形。1785年，庫侖設計了精巧的扭秤實驗，直接測定了兩個靜止點電荷的相互作用 力與它們之間的距離二次方成反比，與它們的電量乘積成正比。庫侖的實驗得到了 世界的公認，從此電學的研究開始進入科學行列。1811年泊松把早先力學中拉普拉斯在萬有引力定律基礎上發展起來的勢論用于靜電，發展了靜電學的解析理論。18世紀后期電學的另一個重要的發展是意大利物理學家伏打發明

7、了電池，在這 之前，電學實驗只能用摩擦起電機的萊頓瓶進行，而它們只能提供短暫的電流。1780年，意大利的解剖學家伽伐尼偶然觀察到與金屬相接觸的蛙腿發生抽動。他 進一步的實驗發現，若用兩種金屬分別接觸蛙腿的筋腱和肌肉，則當兩種金屬相碰 時，蛙腿也會發生抽動。1792年，伏打對此進行了仔細研究之后，認為蛙腿的抽動是一種對電流的靈敏 反應。電流是兩種不同金屬插在一定的溶液內并構成回路時產生的，而肌肉提供了 這種溶液。基于這一思想，1799年，他制造了第一個能產生持續電流的化學電 池，其裝置為一系列按同樣順序疊起來的銀片、鋅片和用鹽水浸泡過的硬紙板組成 的柱體，叫做伏打電堆。此后，各種化學電源蓬勃發展

8、起來。1822年塞貝克進一步發現，將銅線和一根 別種金屬（鈿）線連成回路，并維持兩個接頭的不同溫度，也可獲得微弱而持續的電 流，這就是熱電效應。化學電源發明后，很快發現利用它可以作出許多不尋常的事情。1800年卡萊爾和尼科爾森用低壓電流分解水；同年里特成功地從水的電解中搜集了兩種氣體，并 從硫酸銅溶液中電解出金屬銅；1807年，戴維利用龐大的電池組先后電解得到鉀、 鈉、鈣、鎂等金屬；1811年他用2000個電池組成的電池組制成了碳極電弧；從19世紀50年代起它成為燈塔、劇院等場所使用的強烈光電源，直到 70年代才逐漸被 愛迪生發明的白熾燈所代替。此外伏打電池也促進了電鍍的發展，電鍍是 1839

9、年 由西門子等人發明的。雖然早在1750年富蘭克林已經觀察到萊頓瓶放電可使鋼針磁化，甚至更早在1640年，已有人觀察到閃電使羅盤的磁針旋轉，但到19世紀初，科學界仍普遍認為電和磁是兩種獨立的作用。與這種傳統觀念相反，丹麥的自然哲學家奧斯特接受 了德國哲學家康德和謝林關于自然力統一的哲學思想，堅信電與磁之間有著某種聯系。經過多年的研究，他終于在 1820年發現電流的磁效應：當電流通過 導線時，引起導線近旁的磁針偏轉。電流磁效應的發現開拓了電學研究的新紀元。奧斯特的發現首先引起法國物理學家的注意，同年即取得一些重要成果，如安 培關于載流螺線管與磁鐵等效性的實驗；阿喇戈關于鋼和鐵在電流作用下的磁化現

10、 象；畢奧和薩伐爾關于長直載流導線對磁極作用力的實驗；此外安培還進一步做了一系列電流相互作用的精巧實驗。由這些實驗分析得到的電流元之間相互作用力的規律，是認識電流產生磁場以及磁場對電流作用的基礎。電流磁效應的發現打開了電應用的新領域。1825年斯特金發明電磁鐵，為電的 廣泛應用創造了條件。1833年高斯和韋伯制造了第一臺簡陋的單線電報；1837年惠 斯通和莫爾斯分別獨立發明了電報機，莫爾斯還發明了一套電碼，利用他所制造的 電報機可通過在移動的紙條上打上點和劃來傳遞信息。1855年湯姆孫（即開爾文）解決了水下電纜信號輸送速度慢的問題，1866年按 送聲音的設想，但未變成現實；后來，賴斯于1861

11、年實驗成功，但未引起重視。 1861年貝爾發明了電話，作為收話機，它仍用于現代，而其發話機則被愛迪生的 發明的碳發話機以及休士的發明的傳聲器所改進。照湯姆孫設計的大西洋電纜鋪設成功1854照湯姆孫設計的大西洋電纜鋪設成功1854年，法國電報家布爾瑟提出用電來傳電流磁效應發現不久，幾種不同類型的檢流計設計制成，為歐姆發現電路定律 提供了條件。1826年，受到傅里葉關于固體中熱傳導理論的啟發，歐姆認為電的 傳導和熱的傳導很相似，電源的作用好像熱傳導中的溫差一樣。為了確定電路定 律，開始他用伏打電堆作電源進行實驗，由于當時的伏打電堆性能很不穩定，實驗 沒有成功；后來他改用兩個接觸點溫度恒定因而高度穩

12、定的熱電動勢做實驗，得到 電路中的電流強度與他所謂的電源的驗電力成正比，比例系數為電路的電阻。由于當時的能量守恒定律尚未確立，驗電力的概念是含混的，直到1848年基爾霍夫從能量的角度考查，才橙清了電位差、電動勢、電場強度等概念，使得歐姆 理論與靜電學概念協調起來。在此基礎上，基爾霍夫解決了分支電路問題。杰出的英國物理學家法拉第從事電磁現象的實驗研究，對電磁學的發展作出極 重要的貢獻，其中最重要的貢獻是1831年發現電磁感應現象。緊接著他做了許多 實驗確定電磁感應的規律，他發現當閉合線圈中的磁通量發生變化時，線圈中就產 生感應電動勢，感應電動勢的大小取決于磁通量隨時間的變化率。后來，楞次于 18

13、34年給出感應電流方向的描述，而諾埃曼概括了他們的結果給出感應電動勢的 數學公式。法拉第在電磁感應的基礎上制出了第一臺發電機。止匕外，他把電現象和其他現 象聯系起來廣泛進行研究，在1833年成功地證明了摩擦起電和伏打電池產生的電 相同，1834年發現電解定律，1845年發現磁光效應，并解釋了物質的順磁性和抗 磁性，他還詳細研究了極化現象和靜電感應現象，并首次用實驗證明了電荷守恒定 律。電磁感應的發現為能源的開發和廣泛利用開創了嶄新的前景。1866年西門子發明了可供實用的自激發電機；19世紀末實現了電能的遠距離輸送；電動機在生產和 交通運輸中得到廣泛使用，從而極大地改變了工業生產的面貌。場”的觀

14、念。他認為：對于電磁現象的廣泛研究使法拉第逐漸形成了他特有的 力線是物質的，它彌漫在全部空間，并把異號電荷和相異磁板分別連結起來；電力和磁力不是通過空虛空間的超距作用，而是通過電力線和磁力線來傳遞的，它 們是認識電磁現象必不可少的組成部分，甚至它們比產生或 匯集力線的源更富 有研究的價值。法拉第的豐碩的實驗研究成果以及他的新穎的場的觀念，為電磁現象的統一理 論準備了條件。諾埃曼、韋伯等物理學家對電磁現象的認識曾有過不少重要貢獻， 但他們從超距作用觀點出發，概括庫侖以來已有的全部電學知識，在建立統一理論 方面并未取得成功。這一工作在19世紀60年代由卓越的英國物理學家麥克斯韋完 成。麥克斯韋認為

15、變化的磁場在其周圍的空間激發渦旋電場 ；變化的電場引起媒質 電位移的變化，電位移的變化與電流一樣在周圍的空間激發渦旋磁場。麥克斯韋明 確地用數學公式把它們表示出來，從而得到了電磁場的普遍方程組一一麥克斯韋方程組。法拉第的力線思想以及電磁作用傳遞的思想在其中得到了充分的 體現。麥克斯韋進而根據他的方程組，得出電磁作用以波的形式傳播，電磁波在真空 中的傳播速度等于電量的電磁單位與靜電單位的比值，其值與光在真空中傳播的速 度相同，由此麥克斯韋預言光也是一種電磁波。1888年，赫茲根據電容器放電的振蕩性質，設計制作了電磁波源和電磁波檢測 器，通過實驗檢測到電磁波，測定了電磁波的波速，并觀察到電磁波與光

16、波一樣， 具有偏振性質，能夠反射、折射和聚焦。從此麥克斯韋的理論逐漸為人們所接受。麥克斯韋電磁理論通過赫茲電磁波實驗的證實，開辟了一個全新的領域一一電磁波 的應用和研究。1895年，俄國的波波夫和意大利的馬可尼分別實現了無線電信號 的傳送。后來馬可尼將赫茲的振子改進為豎直的天線；德國的布勞恩進一步將發射 器分為兩個振蕩電路，為擴大信號傳遞范圍創造了條件。1901年馬可尼第一次建立了橫跨大西洋的無線電聯系。電子管的發明及其在線路中的應用，使得電磁波的 發射和接收都成為易事，推動了無線電技術的發展，極大地改變了人類的生活。1896年洛倫茲提出的電子論，將麥克斯韋方程組應用到微觀領域，并把物質的 電

17、磁性質歸結為原子中電子的效應。這樣不僅可以解釋物質的極化、磁化、導電等 現象以及物質對光的吸收、散射和色散現象；而且還成功地說明了關于光譜在磁場 中分裂的正常塞曼效應；此外，洛倫茲還根據電子論導出了關于運動介質中的光速 公式，把麥克斯韋理論向前推進了一步。在法拉第、麥克斯韋和洛倫茲的理論體系中，假定了有一種特殊媒質以太存在，它是電磁波的荷載者，只有在以太參照系中，真空中光速才嚴格地與方向無 關，麥克斯韋方程組和洛倫茲力公式也只在以太參照系中才嚴格成立。這意味著電 磁規律不符合相對性原理。關于這方面問題的進一步研究，導致了愛因斯坦在 1905年建立了狹義相對 論，它改變了原來的觀點，認定狹義相對

18、論是物理學的一個基本原理，它否定了以 太參照系的存在并修改了慣性參照系之間的時空變換關系，使得麥克斯韋方程組和 洛倫茲力公式有可能在所有慣性參照系中都成立。狹義相對論的建立不僅發展了電 磁理論，并且對以后理論物理的發展具有巨大的作用電學發展史2009-07-30 18:351（公元前的琥珀和磁石希臘七賢中有一位名叫泰勒斯的哲學家。公元前 600年前后，泰勒斯看到當明 的希臘人通過摩擦琥珀吸引羽毛，用磁錢礦石吸引鐵片的現象，曾對其原因進行過 一番思考。據說他的解釋是：“萬物皆有靈。磁吸鐵，故磁有靈。”這里所說的 “磁”就是磁鐵礦石。希臘人把琥珀叫做“ elektron ”（與英文“電”同音）。他

19、們從波羅的海沿岸進 口琥珀，用來制作手鐲和首飾。當時的寶石商們也知道摩擦琥珀能吸引羽毛，不過 他們認為那是神靈或者魔力的作用。在東方，中國人民早在公元前 2500年前后就已經具有天然的磁石知識。據 呂氏春秋一書記載，中國在公元前 1000年前后就已經有的指南針，他們在古 代就已經用磁針來辨別方向了。2（磁，靜電通常所說的摩擦起電，在公元前人們只知道它是一種現象。很長時間里，關于 這一種現象的認識并沒有進展。而羅盤則在13世經就已經在航海中得到了應用。那時的羅盤是把加工成針形的磁鐵礦石放在秸稈里，使之能浮在水面上。到了 14世紀初，又制成了用純子把磁針吊起來的航海羅盤。這種羅盤在1492年哥倫布

20、發現美洲新大陸以及1519年麥哲倫發現環繞地球一 周的航線時發揮了重要的作用。（1）磁，靜電與吉爾伯特英國人吉爾伯特是伊麗莎白女王的御醫，他在當醫生的同時，也對磁進行了研究。他總結了多年來關于磁的實驗結果，于1600年出了一本取名為論磁學的書。書中指出地球本身就是一塊大磁石，并且闡述了羅盤的磁傾角問題。吉爾伯特還研究了摩擦琥珀吸引羽毛的現象，指出這種現象不僅存在于琥珀 上，而且存在于硫磺，毛皮，陶瓷，火漆，紙，絲綢，金屬，橡膠等是摩擦起電物質系列。把這個系列中的兩種物質相互摩擦，系列中排在前面的物質將帶正電，排 在后面的物質將帶負電。那時候，主要的研究方法就是思考，而他主張真正的研究應該以實驗

21、為基礎， 他提出這種主張并付諸實踐，在這點上，可以說吉爾伯特是近代科學研究方法的開 創者。(2)雷和靜電在公元前的中國，打雷被認為是神的行為。說是有五位司雷電的神仙，其長者 稱為雷祖，雷祖之下是雷公和電母。打雷就是雷公在天上敲大鼓，閃電就是電母用 兩面鏡子把光射向下界。到了亞里斯多德時代就已經比較科學了。認為雷的發生是由于大地上的水蒸氣 上升，形成雷雨云，雷雨云遇到冷空氣凝縮而變成雷雨，同時伴隨出現強光。認為雷是靜電而產生的是英國人沃爾，那是 1708年的事。1748年，富蘭克林 基于同樣的認識設計了避雷針。能不能用什么辦法把這種靜電收集起來，這個問題很多科學家都考慮過。1746 年，萊頓大學

22、教授繆森布魯克發明了一種存貯靜電的瓶子，這就是后來很有名的“萊頓瓶”。繆森布魯克本來想像往瓶子里裝水那樣把電裝進瓶子里，他首先在瓶子里灌上 水，然后用一根金屬絲把摩擦玻璃棒能到水里。就在他的手接觸到瓶子和棒的一瞬 問，他被重重地“電擊” 了一下。據說他曾這樣說過 ：“就算是國王命令，我也不 想再做這種可怕的實驗了”。富蘭克林聯想到往萊頓瓶里蓄電的事，于 1752年6月做了一個把風箏放到雷 雨云里去的實驗。其結果，發現了雷雨云有時帶正電有時帶負電的現象。這個風箏 實驗很有名，許多科學家都很感興趣，也跟著做。1753年7月，俄羅斯科學家利赫曼在實驗中不幸遭電擊身亡。通過用各種金屬進行實驗，意大利帕

23、維亞大學教授伏打證明了鋅，鉛，錫， 鐵，銅，銀，金，石墨是個金屬電壓系列，當這個系列中的兩種金屬相互接觸時， 系列中排在前面的金屬帶正電，排在后面的金屬帶負電。他把銅和鋅做為兩個電極 置于稀硫酸中，從而發明了伏打電池。電壓的單位“伏特”就是以他的名字命名 的。19世紀初，正是法國大革命后進入拿破侖時代。拿破侖從意大利歸來，在 1801年把伏打召到巴黎，讓他做電實驗，伏打也因此獲得了拿破侖授予的金質獎 章和萊吉諾-多諾爾勛章。（3）伏打電池的利用與電磁學的發展伏打電池發明之后，各國利用這種電池進行了各種各樣的實驗和研究。德國進 行了電解水的研究，英國化學家戴維把 2000個伏打電池連在一起，進行

24、了電弧放 電實驗。戴維的實驗是在正負電極上安裝木炭，通過調整電極間距離使之產生放電 而發出強光，這就是電用于照明的開始。 TOC o 1-5 h z 1820年，丹麥哥本哈根大學教授奧斯特在一篇論文中公布了他的一個發現：在與伏打電池連接了的導線旁邊放一個磁針，磁針馬上就發生偏轉。俄羅斯的西林格讀了這篇論文，他把線圈和磁針組合在一起，發明了電報機（1831年），這可說是電報的開始。其后，法國的安培發現了關于電流周圍產生的磁場方向問題的安培定律（1820年），法拉第發現了劃時代的電磁感應現象（1831年），電磁學得到了飛速發展。另一方面，關于電路的研究也在發展。歐姆發現了關于電阻的歐姆定律（182

25、6年），基爾霍夫發現了關于電路網絡的定律（1849年），從而確立了電工學。3（有線通信的歷史有人說科學技術是由于軍事方面的需要而發展起來的，這種說法有一定的歷史 事實根據英國害怕拿破侖進攻，曾用桁架式通信機向自己的部隊進報法國軍隊的動向。瑞典，德國，俄羅斯等國家也以軍事為目的，架設了由這類通信機組成的通信網， 據說都曾投入了龐大的預算。將這種通信機改造成電通信方式的構想大概就是有線通信的開始。(1)有線通信的原理除了將前面所講到的西林所發明的電磁式電報機以外，還有德國的簡梅林發明的電化學式電報機，高斯和韋伯(德國)的電報機，庫克和惠斯能(英國)的5針式電 報機等。電報機的形式也是各種各樣的，有

26、音響式，印刷式，指針式，鐘鈴式等。其中，庫克和惠斯通的5針式電報機最為有名。1837年，這種電報機曾通過架設 在倫敦與西德雷頓之間長達20公里的5根電線而投入實際使用。(2)莫爾斯電報機1837年，莫爾斯電報機在美國研制成功，發明人就是以莫爾斯電碼而聞名的莫 爾斯。莫爾斯電碼是一種以點，劃來編碼的信號。莫爾斯本來是想當一名畫家，他為此在倫敦留學。1815年，他在回美國的船上聽了波士頓大學教授杰克遜關于電報的一席談話，萌發了莫爾斯電碼和電報機的構 想。為了鋪設電報線，莫爾斯成立了電磁-電報公司，并于1846年在紐約-波士 頓，費城-匹茲堡，多倫多-布法羅-紐約之間開通了電報業務。莫爾斯的事業獲得

27、了極大成功，于是就在美國各地創辦電報公司，電報業務逐 漸擴大起來。1846年，莫爾斯電報機裝上了音響收報機，使用也更加方便。(3)電話和交換機1876年2月14日，美國的兩位發明家貝爾和格雷分別遞交了電話機專利的中 請，貝爾的申請書比格雷的申請書早兩個小時到達，因而貝爾得到了專利權。1878年，貝爾成立了電話公司，制造電話機，全力發展電話事業。從發展電話業務開始，交換機就擔負著重要的任務。1877年前后的交換機稱為傳票式交換機，話務員收到通話請求，很把傳票交給另一位話務員。其后，經過反復改進，開發出了框圖式交換機，進而又開發出了自動交換方式（1879 年）01891年，史端喬式自動交換機研制成

28、功。至此，自動交換的愿望就算實現了。之后研究仍在繼續，又經過了幾個階段才達到現在的電子交換機。（4）海底通信電纜陸上通信網日漸完備，人們開始考慮在海底敷設通信電纜來實現跨海國家之間的通信。1840年前后，惠斯通就已經考慮到了海底電纜的問題。海底電纜有很多問題需要解決，電纜的機械強度，絕緣及敷設方法都陸上電纜 不同。1845年，英吉利海峽海底電報公司成立，開始了從英國到加拿大并跨過多佛爾 海峽到達法國的海底電纜敷設工程。海底電纜敷設中碰到了電纜斷裂等大難題，但敷設誨底電纜是時代的要求，各國都為此投稿了力量。1851年，最早的加來-多佛爾海底電纜敷設完畢，成功地實現了通信。以此為契機，歐洲周邊和美

29、洲東部周邊也敷設了許多電纜。現在，世界上的大海里遍布著電纜，供通信使用。4（無線通信的歷史世界上任何一個地區的信息都能顯示在電視機上，這種方便是電波帶給我們的。最早的電波實驗是德國的赫茲在1888年進行的。通過實驗，赫茲弄清了電波和光一樣，具有直線傳播，反射和折射現象。頻率的單位赫茲就是來自他的名字。(1)馬可尼的無線電裝置在雜志上讀到過赫茲實驗文章的意大利人馬可尼，在1895年研制出了最早的無線電裝置，利用這一裝置在相隔大約 3公里遠的距離之間進行了莫爾斯電碼通信 實驗。他想到了要把無線通信企業化，就成立了一個無線電報與信號公司。盡管馬可尼在無線通信領域獲得了諸多成功，但由于與海底電纜公司的

30、利益相 沖突，他想在紐芬蘭設立無線電報局的事遭到了反對，馬可尼的反對者還不在少 數。(2)高頻波的產生要實現無線通信，首先要產生穩定的高頻電磁波。達德爾采用由線圈和電容器構成的電路產生出了高頻信號，但頻率還不到50KHz電流也只有23A 比較小。1903年，荷蘭的包魯森利用酒精蒸氣電弧放電產生出了1MHZ勺高頻波，彼得森又對其進行了改進，制成了輸出功率達到1KW勺裝置。其后，德國設計出了機械式高頻發生裝置，美國的斯特拉和費森登，德國的戈 爾德施米特等人開發出了用高頻交流機產生高頻波的方法等，很多科學家和工程師 都曾致力于高頻波發生器的研究。(3)無線電話如果傳送的不是莫爾斯信號而是人的語言，那

31、就需要有運載有信號的載波。載 波必須是高頻波。1906年，美國通用電氣(GE)公司的亞歷山德森制成了 80KHZ勺高頻信號發生裝 置，首次成功地進行了無線電話的實驗。用無線電話傳送語音，并且要收聽它，這就需要有用于發送的高頻信號發生裝 置和用于接收的檢波器。費森登設計了一種多差式接收裝置，并于1913年試驗成功。達德爾設計出了以包魯森電弧發送器為發送裝置，以電解檢波器為接收裝置的 受話器方式。在當時，由于都是采用火花振蕩器，所以噪聲很大，實驗階段可說是 成功了，但離實用化還很遠。要想使產生的電波穩定，接收到的噪聲小，還得等待電子管的出現。(4)二極管和三極管1903年，愛迪生發現從電燈泡的熱絲

32、上飛濺出來的電子把燈泡的一部分都熏黑 了，這種現象被稱為愛迪生效應。1904年，弗萊明從愛迪生效應得到啟發，造出二極管，用它來進行檢波。1907年，美國的Do福雷斯特在二極管的陽極和陰極之間又加了一個叫做柵極 的電極，發明了三極管。這種三極管既可以用于放大信號電壓，也可以配以適當的反饋電路產生穩定的 高頻信號，可說是一個劃時代的電路元件。三極管經過進一步的改進，能夠產生短波，超短波等高頻信號。止匕外，三極管 具有能控制電子流的功能，隨后出現的陰極射線管和示波器與此有密切的關系。5(電池的歷史1790年，伽伐尼根據解剖青蛙實驗提出了 “動物電”，以此為開端，伏打發現 了兩種金屬接觸就有電產生的規

33、律，可以說這就是電池的起源。1799年，伏打在銅和鋅之間夾入一層浸透鹽水的紙，再把它們一層一層地迭起 來，制成了 “伏打電堆”。“電堆”的意思就是指把許多單個電池單元高高地堆在 起。(1) 一次電池一次電池放完電后不能再用的電池稱為一次電池。伏打對伏電電堆做了改進， 制成了伏打電池1836年，英國人丹尼爾在陶瓷桶里放入陽極和氧化劑，制成了丹尼爾電池。與 伏打電池相比，丹尼爾電池能長時間提供電流。1868年，法國的勒克朗謝公布了勒克朗謝電池，1885年（明治18年）日本的尾 井先藏發明了尾井乾電池。尾井乾電池是一種把電解液吸附在海綿里的特殊電池， 具有搬運方便的特點。1917年，法國的費里發明了

34、空氣電池，1940年，美國的魯賓發明了水銀電池。（2）二次電池放完電還可以充電再用的電池稱為二次電池。1859年，法國的普朗泰發明了能夠反復充電使用的鉛蓄電池，具結構是稀硫酸中裝有鉛電極，這是最早的二次電 池。現在，汽車里使用的就是這種類型的電池。1897年（明治30年），日本的島津源藏開發出了具有 10A*H容量的鉛蓄電池， 并把他本人名字GENZO SIMAZU字頭GS作為商品名稱，取名為GS電池投放市 場。1899年，瑞典的容納制成了容納電池，1905年愛迪生制成了愛迪生電池。這 些電池的電解液都用的是氫氧化鉀，后來就被稱為堿性電池。1948年，美國的紐曼發明了鍥鎘電池。這是一種能充電的

35、乾電池，是具有劃時 代意義的電池。（3）燃料電池1939年，英國人格羅夫發現氧和氫的反應中有電能產生，并由實驗證明了燃料 電池的可能性。也就是說，電解水的時候消耗了電能而生成了氧和氫，反過來，從 外部給陽極一側送入氧，給陰極一側送入氫，就能夠產生電能和水。格羅夫當時只是做了實驗，并未實用化。1958年，劍橋大學（英國）制成了 5KW 的燃料電池。1965年，美國G玄司成功地開發出了燃料電池，這個電池就安裝在 1965年的 載人飛船雙子星5號上，用于供給宇航員飲用水的飛船電能。1969年登上月球的 阿波羅11號飛船上的電源也使用了燃料電池作為飛船內電源。(4)太陽能電池1873年，德國人西門子發

36、明了用硒和鋁絲制成的光電池。現在照相機曝光表上 所用的就是這種硒光電池。1945年，美國的豆品發明了硅太陽能電池，這是一種當太陽光或燈光照到其 PN結上時能產生電能的元件，廣泛用于人造衛星，太陽能汽車，鐘表，臺式計算 器等。提高這種元件轉換效率的研究與開發工作仍在進行中。6(照明的歷史18世紀60年代由英國興起的產業革命使工廠進入了連續加工，批量生產的時 代，夜間照明成了重要問題。前面已經講過，英國人戴維1815年曾做過用2000個伏打電池產生電弧的有名 實驗。(1)白熾燈泡1860年，英國人斯旺把棉線碳化后做成燈絲裝入玻璃泡里，發明了碳絲燈泡。然而，由于當時的真空技術不高，點燈時間不能過長，

37、時間一長，燈絲就會在 燈泡里氧化而燒掉。斯旺所想到的白熾燈泡的原理是現在的白織燈的起源。隨著燈絲研究和真空技 術的進步，白熾燈最終達到了實用化。從這點不說，斯旺的發明是一項大發明。1865年，施普倫格爾為研究真空現象而開發出水銀真空泵。斯旺知道這件事后，就在1878年把玻殼內的真空度提高，又在燈絲上下了一番功夫。他先把棉線 用硫酸處理，然后再碳化，最后，他公布了斯旺燈泡。斯旺的白熾燈泡曾在巴黎萬 國博覽會上展出。1879年，美國的愛迪生成功地把白熾燈泡的壽命延長到了40小時以上。1880 年，愛迪生發現竹子是做白熾燈燈絲的優良材料，就把日本，中國，印度的竹子收集起來反復進行實驗。愛迪生把部下穆

38、爾派到日本，在京都的八幡尋找優質竹子，若乾年后，用八幡 竹子制造出了燈絲。為了制造這種竹燈絲的燈泡，1882年他在倫敦和紐約成立了愛迪生電燈公司。在日本，1886年(明治19年)東京電燈公司成立，明治22年起，一般的家庭開 始用上了白治燈泡。1910年，美國的庫利廳用鴇絲做燈絲，發明了鴇絲燈泡。1913年，美國的蘭米爾在玻殼里充入氣體以防止燈絲蒸發，發明了充氣鴇絲燈 泡。1925年，日本的不破橘三發明了內壁磨砂燈泡。1932年，日本的三浦順一發明了雙螺旋鴇絲燈泡。正是由于上述的不斷探索，今天我們才能享受白熾燈照明的日常生活，想起來 真是漫漫長路啊。(2)放電燈1902年，美國的休伊茲特在玻殼內

39、裝入水銀蒸氣，發明了弧光放電汞燈。由于 這種汞燈在汞蒸氣的氣壓較低時發出了紫外線較多，所以常作為殺菌燈使用。而當 水銀氣壓較高時，可發出很強的可見光。現在廣泛用于廣場照明和道路照明的高壓汞燈所發出的光是一種混合光，混合 光包括水銀電弧放電的光和紫外線照到涂敷在玻殼內壁的熒光材料上所發出的光。1932年，荷蘭菲利浦公司開發出了波長為 590nm單色的鈉燈，這種燈廣泛用于 公路的隧道照明。1938年，美國的英曼發明了現在廣泛使用的熒光燈。這種燈通過用水銀電弧放 電發出的紫外線照射涂敷在燈管內壁的不同熒光粉而發出不同顏色的光。通常，白 色熒光燈用得最多。7(電力設備的歷史可以說，1820年奧斯特所發

40、現的電磁作用就是電動機的起源。而1831年法拉第所發現的電磁感應就是發電機的變壓器的起源。(1)發電機1832年，法國人畢克西發明了手搖式直流發電機，具原理是通過轉動永磁體使 磁通發生變化而在線圈中產生感應電動勢，并把這種電動勢以直流電壓形式輸出。1866年，德國的西門子發明了自勵式直流發電機。1869年，比利時的格拉姆制成了環形電樞，發明了環形電樞發電機。這種發電 機是用水力來轉動發電機轉子的，經過反復改進，于1847年得到了 3。2KW勺輸出功率。1882年，美國的戈登制造出了輸出功率 447KW高3米，重22噸的兩相式巨 型發電機。美國的特斯拉在愛迪生公司的時候就決心開發交流電機，但由于

41、愛迪生堅持只 搞直流方式，因此他就把兩相交流發電機和電動機的專利權賣給了西屋公司。1896年，特斯拉的兩相交流發電機在尼亞拉發電廠開始勞動營運，3750KW5000V的交流電一直送到40公里外的布法羅市。1889年，西屋公司在俄勒岡州建設了發電廠，1892年成功地將15000伏電壓 送到了皮茨菲爾德。(2)電動機1834年，俄羅斯的雅可比試制出了由電磁鐵構成的直流電動機。1838年，這種電動機開動了一艘船，電動機電源用了 320個電池。止匕外，美國的文波特和英國的戴比德遜也造出了直流電動機(1836年)，用作印刷機的動力設備。由于這些電 動機都以電池作為電源，所以未能廣泛普及。1887年，前面

42、所講過的特斯拉兩相電動機作為實用化感應電動機的發展計劃開 始啟動。1897年，西屋公司制成了感應電動機，設立專業公司致力于電動機的普 及。(3)變壓器發電端在向外輸送交流電的時候，要先把交流電壓升高，到了用電端，又得把送來的交流電壓降低。因此，變壓器是必不可少的。1831年，法拉第發現磁可以感應生成電，這就是變壓器誕生的基礎。1882年，英國的吉布斯獲得了 “照明與動力用配電方式”專利，其內容就是將 變壓器用于配電，當時所用的變壓器是磁路開放式變壓器。西屋引進了吉布斯的變壓器，經過研究，于1885年開發出了實用的變壓器。止匕外，在此前一年的1884年，英國的霍普金森制成了閉合磁路式變壓器。(4

43、)電力設備和三相交流技術兩相交流電是用四根電線輸電的技術。德國的多勃羅沃爾斯基在繞組上想出了 竅門，從繞組上每隔120度的三個地方引出抽頭，得到了三相交流電。1889年，利用這種三相交流電的旋轉磁場，制成了功率為100W勺最早的三相交流電動機。同年，多勃羅沃爾斯基又開發出了三相四線制交流接線方式，并在 1891年的 法蘭克福輸電實驗(150VA三相變壓器)中獲得了圓滿成功。8(電子電路元器件的歷史當代，是包括計算機在內的電子學繁榮昌盛的時代，具背景與電子電路元器件 由電子管-晶體管=集成電路的不斷發展有著密切的關系。(1)電子管電子管是沿著二極管-三極管-四極管-五極管的順序發明出來的。二極管：前面曾經講過，愛迪生發現了電燈泡燈絲發射電子的“愛迪生效應”。1904年，英國人弗萊明受到“愛迪生效應”的啟發，發明了二極管。三極管:1907年，美國的福雷斯特發明了三極管。當時，真空技術尚不成熟， 三極管的制造水平也不高。但在反復改進的過程中，人們懂得了三極管具有放大作 用，終于拉開了電子學的帷幕。振蕩器也從上面所講過的馬可尼火花裝置