电的发现和发明重大事件时间线
人类是如何发现电的
远在2500多年前,古希腊人发现,用毛皮摩擦琥珀,这块被摩擦过的琥珀能吸引绒毛、麦秆等一些轻小的东西。那时候的人们无法解释这种现象,只好说琥珀中存在一种特殊神力。希腊的哲学家泰勒斯,记录下了这个现象。
琥珀和羽毛
1600年,英国人吉尔伯特(William Gilbert,1544—1603)发现用毛皮摩擦琥珀会产生静电。还发现用摩擦的方法不但可以使琥珀具有吸引轻小物体的性质,还可以使不少别的物体如玻璃棒、硫黄、瓷、松香等具有吸引轻小物体的特质。他把这种吸引力称为“电”。
摩擦起电
1660年,德国物理学家奥拓·冯·格里克(Otto von Guericke,1602—1686)发明了第一台能产生大量电荷的摩擦起电机。
1729年,英国的物理学家斯蒂芬·格雷(Stephen Gray,1666—1736)发现不仅摩擦可以使物体生电,用传递的方法也可以使物体生电,也就是电可以传导。
1733年,法国物理学家杜菲(Charles-Francois du Fay,1698—1739)从众多的实验中发现,几乎所有的物质都可以摩擦生电,并且他更仔细地发现,电有两种,带有异种电者会互相吸引,带有同种电者会相互排斥。
同性相斥,异性相吸
1745年,荷兰莱顿城大学物理教授马森布洛克(Pieter von Musschenbrock,1692—1761)在实验中发明了世界上第一个电容器——莱顿瓶。莱顿瓶的发明标志着人类对电的本质和特性研究的开始。
莱顿瓶
1752年7月,美国政治家、发明家本杰明·富兰克林(Benjamin Franklin,1706—1790)做了一个把风筝放到雷雨云里去的实验,结果发现雷雨云有时带正电,有时带负电,并由此发明了避雷针。
1780年,意大利博洛尼亚大学的解剖学教授伽伐尼(Luigi Galvani,1737—1798)在解剖青蛙时偶然发现,当解剖刀接触蛙腿时,蛙腿发生痉挛,伽伐尼认为产生这一现象的原因是“生物电”。
1785年,库仑使用扭秤精确测量各种情况下力的变化,发现了它们遵循的规律——这种相互吸引或排斥的力与电量的乘积成正比,与距离的平方成反比。它的数学形式很像牛顿在1687年发现的万有引力定律,不同的是,牛顿是出于理论上的推断,库仑则完全是通过精细测量归纳出这一规律的。
著名的风筝实验
本杰明·富兰克林发明了避雷针
查尔斯·奥古斯丁·库仑
这是科学家在电学领域发现的第一个基本定律。直到今天,人们还没有发现它与事实不符的地方。为纪念这位探索电的先驱,人们把电量的单位称作“库仑”。
1799年,意大利物理学家伏特(Anastasio Volta,1745—1827)表明,把任何潮湿物体放在两个不同金属之间都会产生电流。这一发现使伏特于1800年发明了世界上第一块电池。
1800年,英国化学家汉弗莱·戴维(Humphry Davy,1778—1829)把2000个伏特电池连在一起,进行了弧光放电实验。戴维还发明了矿灯,这是电用于照明的开始。
库仑扭秤
弧光放电实验
电磁感应现象的发现
1820年,丹麦物理学家奥斯特(Hans Christian Frsted,1777—1851)发现通电的导线旁磁针会偏转。他因这一杰出发现,获得了英国皇家学会科普利奖章(Copley Medal)。
1820年,法国物理学家安德烈·玛丽·安培(André-Marie Ampère,1775—1836)发现描述电流周围产生的磁场方向问题的安培定律。
奥斯特发现通电的导线旁磁针会偏转
用安培定律判断磁极的方向
1821年,英国物理学家法拉第(Michael Faraday,1791— 1867)发明了世界上第一台电动机。这是一项重大的突破,它的发电方法就是使用电池发电。
法拉第的电磁旋转器
1826年,乔治·西蒙·欧姆(Georg Simon Ohm,1787—1854)独立发现了电学上的重要定律——欧姆定律。这是他最大的贡献。欧姆定律是电学最基本的定律,是应用最广的定律。为了纪念欧姆对电学所做的贡献,1881年的国际电学大会决定用他的名字——欧姆作为电阻的单位。
1831年,法拉第发现电磁感应现象,找到了打开电能宝库大门的钥匙。之后不久,他又利用电磁感应发明了世界上第一台真正意义上的发电机──法拉第圆盘发电机。
1832年,法国人皮克希(Hippolyte Pixii,1808—1835)发明了可以连续产生电流的最早的发电机,他是第一个赋予法拉第发现的电磁感应现象以实用价值的人。
1834年,俄国物理学家海因里希·楞次(Lenz,Heinrich Friedrich Emil,1804—1865)发表了确定感应电流方向的定律——楞次定律。
欧姆用来测电阻的欧姆表
右手定则示意
1835年,美国科学家约瑟夫·亨利(Joseph Henry,1797—1878)发现自感现象和磁能生电现象(因电流变化而在电路本身引起感应电动势的现象)。约瑟夫·亨利发明了振荡电动机。
1835年,美国人达文波特(Thomas Davenport,1802—1851)发明了实用的电动机。这种电动机能够在钢铁工件上钻孔,后来人们用它带动印刷机,曾印刷过美国最早的电学期刊《电磁学与机械信息》。
约瑟夫·亨利发明的振荡电动机
皮克希和达文波特的发明,使人们望见了电气时代的曙光。
1838年,美国人莫尔斯(Samuel Finley Breese Morse,1791—1872)发明了一种新的电报系统,使用时断时续的电流发送文字信息。当时,这种电报机每分钟可以发送10个字。
1840年,英国物理学家焦耳(James Prescott Joule,1818—1889)发表了他的论文,提出了“当伏特电流沿金属导体流过时,在一定时间中产生的热量与导体的电阻及电流强度平方的乘积成正比”这一观点。这就是著名的焦耳定律。
1865年,英国物理学家麦克斯韦(James Clerk Maxwell,1831—1879)用数学公式表达了电磁感应并发表了电磁场理论,成为人类历史上预言电磁波存在的第一人。
英国物理学家麦克斯韦
麦克斯韦电磁学方程组
1866年,德国工程师西门子(Ernst Werner von Siemens,1816—1892)对皮克希的发电机进行改进,完成了发电机实用化进程中最重要的发明——直流发电机。同年,西门子还发明了第一台直流电动机。
1876年3月7日,贝尔(Alexander Graham Bell,1847—1922)获得电话发明专利,专利证号码:174655。贝尔送话器采用电磁感应原理,声音大小不同造成金属片振动大小不同,从而产生的电场与磁场的场强不同。
德国工程师西门子
亚历山大·格拉汉姆·贝尔
贝尔的第一部电话(送话器)
1879年圣诞节前几天,纽约的《先驱报》刊出了一篇报道:“世界上最具革命性的发明诞生了,玻璃灯泡把黑夜变成白昼!”这消息一发出,立即引起轰动。这个发明就是爱迪生(Thomas Alva Edison,1847—1931)的白炽灯。有了电灯,人类开始改变“日出而作,日落而息”的生活方式,开始了用电照明的新纪元。
美国人爱迪生
爱迪生发明的白炽灯
1887年,德国物理学家赫兹(Heinrich Hertz,1857—1894)得出了电磁能量可以越过空间进行传播的结论,从而导致了无线电技术的产生。赫兹用实验证明电磁波的存在,验证了麦克斯韦的理论。
赫兹的实验装置
1888年,南斯拉夫出生的美国发明家特斯拉(Nikola Tesla,1856—1943)发明了交流电动机。它是根据电磁感应原理制成的,又称感应电动机,这种电动机结构简单,使用交流电,无需整流,无火花,因此被广泛应用于工业及家庭电器中。
尼古拉·特斯拉
尼古拉·特斯拉发明的两相异步电动机
波波夫于1894年发明了第一架无线电接收机和一个金属检波器,1895年改进成电磁波装置。
波波夫
波波夫于1894年发明了第一架无线电接收机
1895年,一位年轻的意大利人马可尼(Guglielmo Marconi,1874—1937)发明了无线电通信技术。从此,人们不必依赖电线,就可以在遥远的地方互通信息,还可以借助电磁波获得大自然的信息。
意大利人马可尼
马可尼发明的火花发射机
马可尼发明的无线电通信首先在船舶上得到应用。它拯救了“泰坦尼克”号7000余人的生命。
18世纪60年代,人类开始了第一次工业革命,并创造了巨大的生产力,人类进入“蒸汽时代”。100多年后,人类社会生产力的发展又实现了一次重大变革,人们把这次变革叫做“第二次工业革命”。正因为人类伟大的发明和发现及科学家们不懈的努力,人类进入“电气时代”。