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[自控电力电子] 电气技术的历史

电气技术的历史

电气技术的历史 转载自《建筑电气设计与施工》唐海著,建筑工业出版社 1.1电气技术的发展 1.1.1电磁现象 自然界的电闪雷鸣很早就引起了人们的注意。在我国商代(公元前16~公元前11世纪)的甲骨文中就出现了“雷”字,它是按照古人造字的象形原则,字的上半部分象形雨点,下部分象形车轮,以代表隆隆的声音。“”字出现在周朝(公元前1100~公元前771年)的青铜器上。字的上半部分代表雨点,下半部分代表闪电。英文中电字electricity是16世纪由William•Gibert(威廉姆•吉尔伯特1544~1603年)提出,他是从希腊文字中的琥珀(ηλεκτρον)引申出来的,因为这时知道摩擦琥珀可以生电。 中国古代人们对雷电的观察十分细致,在《易经》中多次记载着雷电现象,如“雷在天上”、“泽上有雷”、“雷出地”等等。雷电给人以深刻的印象,还可以从一些谚语中看到,如雷霆万钧、迅雷不及掩耳、风驰电掣等。在中国,人们认为有雷公电母这些神仙用雷电作为惩罚坏人的武器。欧洲斯堪的那维亚半岛人相信雷电是雷神(Thor)的锤子在敲打,希腊人则认为是宙斯(Zeus)发怒时的吼声和射出的箭。 雷电现象是自然界所固有的,人们能够控制并重复实现的电学现象是摩擦琥珀后使它可以吸引纸屑等微小物体。中国汉代的王充(27~107年)在其著作《论衡》中写道:“夫雷,火也。……阴阳分事则相校轸,校轸则激射,激射为毒,中人则死,中木木折,中屋屋毁。”文中的意思是说当两种因素分离的时候,有相互的作用力。这种作用是很激烈的,产生的火焰能使人死、树折、屋毁。 战国时期吕不韦(?~公元前225)所著《吕氏春秋》卷九中记载:“慈石召铁,或引之也。”按学者高诱的注释,作者认为磁石和铁是母子关系,因为铁是从磁铁石中提炼出来的,两者的作用如母亲召唤儿子。这种将自然现象拟人化的现象在古代是很常见的。书中磁铁的磁直接运用了慈爱的慈,还特意在注释中说明不慈的铁矿石就不能吸铁。 天上的雷电和琥珀摩擦似乎是毫不相干的事情,就力量的大小而言,一个惊天动地,一个微不足道,从现象上人们很难认为这是同一属性的东西。直到18世纪富兰克林(Benjamin. Francklin 1706~1790)成功进行了著名的风筝试验,而另外一位科学家里希曼(G.W.Richmann 1711~1753)则在相似的雷电试验中牺牲。 科学家们所探索的电给我们今天的生活带来了巨大的实惠,也给我们建筑电气设计提供了最初的基石。 1.1.2电力照明的发展 1802年俄国学者彼德罗夫(1761~1834)用伏打电堆研究放电现象。为了提高电压不断增加伏达电堆单元,最后做成了2100个单元的伏打电堆。电压达到1700V,能提供的电流约0.2A,电堆联结起来的总长度达13m!彼德罗夫用这个装置成功地实现了放电,同时看到放电的火花不是转瞬即逝,而是成为持续的电弧,产生耀眼的白光并产生可使导线熔化的高温。若改用两个炭棒为电极,并保持一定的电压,电流就可以形成稳定的电弧。他预感到发现电弧的重大意义:“电弧的光将使黑暗变成一片光明”,他还指出电弧可以使各种金属很快熔化,将在冶金中得到应用。 1840年,英国科学家格罗夫(William Robert Grove1811~1896)进行了一个实验。对玻璃罩内的白金丝通以电流,当电流足够大时,铂丝达到炽热而发光。但是只能维持几个小时铂丝就烧毁了。虽然还不切实用,最早的白炽灯就这样出现了。 1844年,法国物理学家佛库特(JeanBernardLeonFoucault1819~1868)制成以木炭为电极的弧光灯,用于显微镜的照明。但因炭电极消耗很快,仅能维持短时间使用。1854年在美国的德国人戈培尔(HeinrichGobel1818~1893)用炭化竹丝密封在玻璃泡内制成的电灯泡,成本比较低,不过使用时间仍然不长。 1876年,俄国出现了街道及家庭的电力照明,雅布罗奇可夫(1847~1894)采用高岭土调以镁粉的涂片代替灯丝。这种涂片在常温下并不导电,开始时玻璃管中先产生了气体放电,放电产生的热量对涂片加热使之导电并发光。 美国的发明家托马斯•爱迪生研究灯泡的故事几乎是家喻户晓,他努力收集前人研究资料,并纪录了4万页的笔记。他认为白炽灯构造简单易于使用,比电弧灯更有前途,关键在于用什么材料才能延长灯丝的寿命。在两年的时间内,他试验了1600多种材料,包括各种金属、木材、石墨、稻草、亚麻、马鬃,甚至连他朋友的胡须也用来进行了试验,都遭到了失败。在许多人对他讥笑的时候,爱迪生仍然坚韧不拔地探索,终于在1879年10月21日用棉纱为原料,经过炭化处理作为灯丝,并将玻璃泡抽真空再行密封。他终于成功了,灯泡连续点燃达45小时。他并没有就此停步,又试验了各地所产的6000多种植物纤维,后来选中了日本产的竹丝为原料,电灯泡的寿命可达数百或上千小时,1879年取得美国专利。1882年投入成批生产耐用的炭丝灯泡。与此同时,英国的J.W.斯旺也成功地制出耐用的炭丝灯泡,因此产生了发明权的争执。后来斯旺也与爱迪生组成联合公司解决了争端。炭丝白炽灯逐渐被人们普遍采用。1905年以后,由于冶金技术的进步,才发展钨丝灯泡。 白炽灯泡构造看起来简单,原理也并不复杂,但是从开始研制到实用经过

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