電改變世界課件

電——人類賴以生存的能源除了陽光、空氣和水，現(xiàn)代文明須臾不可或缺的東西也許就是電了。從規(guī)模宏大的社會生產到千家萬戶的衣食住行，電已經滲透到人類活動的細枝末節(jié)。我們對電的依賴從來沒有這樣強。2003年8月14日下午，北美發(fā)生了有史以來最嚴重的停電事故，整個社會頓時陷于混亂和癱瘓，其損失不亞于一次強烈地震。電作為人類的創(chuàng)造物卻成了人類的生命線，這種狀況在一百多年前是無法想象的。LOGO古希臘七賢早就發(fā)現(xiàn)電早在公元前600年，古希臘七賢之一泰利斯就發(fā)現(xiàn)了琥珀和皮毛摩擦后帶電，英語中電的名詞就來自希臘文“琥珀”。但直到1851年倫敦世博會拉開現(xiàn)代工業(yè)化帷幕時，電的地位還無足輕重。除了電報已經成些氣候，偌大的水晶宮里只有幾個電鐘和電鍍設備。不過電的缺席也許只是表象，因為人類的電學知識體系已經基本奠定，1752年富蘭克林用風箏捕捉了天上的雷電后，伏打、安培、歐姆、法拉第等一批科學巨匠接踵而至，電已經在實驗室里羽毛漸豐和蓄勢待發(fā)，只待大踏步走出來改天換地了。電燈——最耀眼的發(fā)明電燈之所以成為最耀眼的發(fā)明，因為人類從此不再靠點一把火來尋找光明和驅除黑暗。1802年，英國科學家戴維用2000個原電池疊成的電池組連接兩個碳棒，讓電弧穿過10厘米間隙發(fā)出奪目的光芒。隨著法拉第發(fā)電機的改進，弧光燈有了穩(wěn)定可靠的電源。但1889年巴黎世博會的照明并非由弧光燈獨挑大梁。除了煤氣燈仍然分一杯羹外，最引人注目的是白熾電燈靚麗登場，照耀和裝點著各個場館。愛迪生公司用2萬個燈泡構建成一座14米高的燈柱“光明之王”，展出的白熾燈從4燭光到250燭光共13個品種，工作電壓均為110伏，并且詳盡演示了白熾電燈生產的每個步驟和整個流程。世界上早期的電燈發(fā)展一九八九年巴黎世博會探照燈世界上早期的電燈發(fā)展愛迪生的世博會燈展示臺交流與直流的戰(zhàn)爭1893年芝加哥世博會對于電業(yè)發(fā)展的影響難以估量。不僅因為電在這屆世博會上頭一次獨立門庭，建造了龐大的電力館，也不僅因為煤氣燈第一次退出舞臺，完全使用了電力照明。芝加哥世博會重要的背景是，直流電和交流電正進行一場如火如荼的“電流戰(zhàn)爭”。交戰(zhàn)雙方旗鼓相當，直流電一方是“發(fā)明之父”愛迪生和新組建的通用電氣公司，交流電一方是初露頭角的塞爾維亞移民科學家特斯拉和實力強大的威斯汀豪斯公司。1893年芝加哥世博會對于電業(yè)發(fā)展的影響難以估量。不僅因為電在這屆世博會上頭一次獨立門庭，建造了龐大的電力館，也不僅因為煤氣燈第一次退出舞臺，完全使用了電力照明。芝加哥世博會重要的背景是，直流電和交流電正進行一場如火如荼的“電流戰(zhàn)爭”。交戰(zhàn)雙方旗鼓相當，直流電一方是“發(fā)明之父”愛迪生和新組建的通用電氣公司，交流電一方是初露頭角的塞爾維亞移民科學家特斯拉和實力強大的威斯汀豪斯公司。交流與直流的戰(zhàn)爭芝加哥世博會照明競標成為兩廂的戰(zhàn)略博弈。通用公司將報價從最初每盞燈18.49美元一直砍到5.95美元，總額從170萬美元下降到不足45萬美元，此后便再不讓步。威斯汀豪斯公司則孤注一擲，斷然以低于40萬美元的報價贏得了世博會的照明權。合同于1892年5月23日正式簽訂。芝加哥世博會就此成為交流電取得決定性勝利的“葛底斯堡戰(zhàn)役”。交流與直流的戰(zhàn)爭“電流戰(zhàn)爭”應該說是愛迪生首先發(fā)動的。打從美國有了電燈，直流電便是唯一的國家標準，愛迪生的地位不容挑戰(zhàn)。但直流電的弊端日益明顯，由于電能在傳輸過程中的巨大損耗，發(fā)電廠只能覆蓋1.6公里內的用戶，為了減少電阻必須不斷將銅線加粗。紐約市到處可見沉重下垂的電纜和密如蛛網(wǎng)的導線。1881年愛迪生在紐約珍珠街建造的第一個發(fā)電站僅供60盞燈照明。1888年愛迪生公司總用戶為112萬盞電燈，而不同功率的發(fā)電廠就達1700個。年輕的特斯拉初到美國給愛迪生打工時便提出了交流電方案，但缺乏數(shù)學素養(yǎng)的愛迪生卻不能理解。當威斯汀豪斯從飽受輕慢的特斯拉手中買走交流電專利后，“天下從此多事”了。交流電能夠通過變壓器將電壓升高到幾十萬伏并以極小損耗傳輸?shù)竭h方，然后將高壓降低送到用戶。這是一場幾乎將直流電體系推倒重來的革命。愛迪生不再沉默，他鐵口斷言交流電不安全，“直流電如一條小河，平靜地流向大海。交流電像一股惡浪，狂暴地撞向峭巖?！睘樽C明這一理論，愛迪生多次當眾用交流電將貓、狗和馬電死。此類表演的高潮是電死紐約公園的大象圖潑西。愛迪生還指示下屬搞到威斯汀豪斯公司的交流發(fā)電機，為紐約市政府制造了美國第一部電椅。當威斯汀豪斯抗議紐約政府違反人道并訴諸法庭時，愛迪生出庭作證說電椅是處決囚犯的首選途徑，致使紐約政府勝訴。此后哪個犯人處死了，公眾便說“被威斯汀豪斯了”。交流與直流的戰(zhàn)爭交流與直流的戰(zhàn)爭背著如此黑鍋的威斯汀豪斯公司卻以空前的完美征服了芝加哥世博會。當2500馬力的埃利斯蒸汽機驅動兩臺巨型的多相交流發(fā)電機，全場7萬弧光燈和13萬白熾燈一齊點亮，把“白城”照耀得如同白晝，巴黎制造的直徑45米電動噴泉流光溢彩，10公里外密歇根湖上的串串浮標都安上了100燭光的白熾燈泡，電動游船能直接在碼頭充電，仿真的伊利諾伊軍艦也靠電力來演示炮塔轉動。用變壓器向每個角落送電實屬輕而易舉。芝加哥世博會首次開設的電力館有4個穹頂和10個尖塔，面積4萬平方米，進口處5米高的富蘭克林雕像仰望天空，電梯能把觀眾快速送到60米的頂層。來自世界各國的電器產品分成17個種類在這里展出，可謂洋洋大觀盛況空前。特斯拉和威斯汀豪斯公司的交流電設備成為眾目所矚的焦點。芝加哥世博會選擇了交流電，也是歷史性地選擇了美國工業(yè)發(fā)展道路。1893年芝加哥世博會上威斯汀豪斯交流電展覽電的又一偉大發(fā)明——電池愛迪生在1901年布法羅世博會上依然受到眾星捧月般的尊崇，他首次展出的鐵鎳堿性蓄電池重2.6公斤，容量為100安培小時，被譽為白熾電燈后最重要的發(fā)明。蓄電池的功能是將化學能轉變成電能并隨時“整存零取”。20年前普蘭特已經發(fā)明了鉛酸蓄電池，缺點是體重大，壽命短。鐵鎳堿性蓄電池的重量減輕了一半，壽命卻大大延長。不過愛迪生主動放棄了角逐布法羅世博會大獎，他認為自己的展品還遠遠不夠完善。愛迪生發(fā)明蓄電池的故事幾乎完全重演了發(fā)明電燈時“試錯法”的浩瀚歷程，先后試驗多達5萬次，幾乎窮盡了所有可用的金屬和酸堿材料。愛迪生常和下屬一起工作到深夜，頭枕化學詞典伏案小憩，被戲稱“夢里讀書”。十年磨一劍，這種長壽蓄電池1909年才最后大批量投產并風行美國，尤其深受貨運和城市電車公司的青睞。電動機的偶然誰能想到電動機竟然是在1873年維也納世博會上偶然誕生的呢？比利時人格拉姆在展出他的直流發(fā)電機時將線錯接在另一臺發(fā)電機上，結果發(fā)電機意外轉了起來，格拉姆恍然悟到原來動能和電能在磁場中的轉換是可逆的。1888年特斯拉發(fā)明了交流電動機，讓全世界機械工業(yè)面貌一新。早期由蒸汽機通過皮帶、連桿和齒輪直接驅動各類機器的景觀永不復見了，先用蒸汽機發(fā)電，再用電開動機器，世博會的用電量也越來越大，1904年圣路易斯世博會發(fā)電廠的規(guī)模幾乎和紐約地鐵中心電廠相當。通用公司展出了世界最大的1萬馬力發(fā)電機，威斯汀豪斯公司展出了2000馬力的電動機。電已經從扶墻摸壁的稚子長成了頂天立地的巨人?？偨Y今天如果要歷數(shù)電的用途和貢獻，不如反過來看看還有哪個領域能和電脫離干系。龐大的智能化電網(wǎng)正成為社會奔流的血脈，無論熱能、機械能、化學能、核能都首先被用來發(fā)電，電成了當代社會能量交換的“通貨”。我們對電召之即來，似乎像享用陽光、空氣和水一樣天經地義和習以為常，而人類真正擁有電的歷史很短，百年世博會上處處留下了開拓者們清晰的身影和足跡。