电灯
在所有的家用电器中,电灯最简单,最常用,也最重要。一个家庭可以没有电视机、电冰箱、洗衣机之类,而没有照明的电灯简直就无法在电灯发明之前,人类的照明,白天靠太阳,晚上靠火光和月光。电灯是电光源的俗称。至今仍广泛使用的“白炽灯”,即一种利用电来加热灯丝使之发光的灯,长期在照明领域里几乎一统天下。所以,把它作为电灯的代名词,遂成一种约定俗成的叫法。
1809年个叫戴维的英国人,利用碳棒之间的电弧光,发明了照明的电弧灯。它是两根和电极相连的碳棒,通电后两根碳棒之间有很大的电阻,产生很高的热量,发出耀眼的电弧。它的光线很强,发光效率很高,很快取代了煤气灯,成为城市路灯的光源。但它释放大量紫外线,产生对人体有害的气体,还有耗电多、不稳定、寿命短、维护麻烦的缺点,在先进的白炽灯出现后,它很快就在照明领域里被淘汰了。
到1878年,在研制电灯方面,已有不少人做了大量的工作,灯泡抽成真空的问题也得到了解决。一天,爱迪生从《科学的美国人》杂志上看到了有关英国人斯旺用碳丝做灯丝的报道,这使他受到很大的启发。在经历了多次试验后,他终于制成了一根碳丝。他把这根碳丝装入灯泡后,又将灯泡抽成真空。当接上电流时,奇迹出现了:灯丝放射出了夺目的光辉。这只灯泡的寿命居然长达45个小时。当天是1879年10月21日,是一个平凡和伟大的日子。
按理说,在电灯的发明上,斯旺自然功不可没。可发明电灯的桂冠却戴在了爱迪生头上。实际上,从两人的技术研究特点来说,这并不值得奇怪。斯旺在研制电灯的过程中,经常只有一个助手,而爱迪生却有一个研究所做后盾。爱迪生为研制电灯花费了4万美元,大批购买各种实验材料,这是斯旺所望尘莫及的。因而,爱迪生后来居上,很快就超过了斯旺。在成果的应用和推广方面,爱迪生也作出了贡献。为了电灯能够实用,灯泡在电路上要并联而不能串联。这样,当一个灯泡的关闭或损坏时,就不至于影响整个线路,而并联要求灯泡有高电阻,爱迪生研制了灯丝极细的灯泡,顺利解决了这个问题。
近代技术发明的成果,一般以是否获得专利权为准。爱迪生对电灯的每一项改进都申请专利,到1883年已获得有关专利147项,可斯在制成第一个碳丝灯泡的32年之后才第一次申请灯泡专利。可见,把电灯的发明归功于爱迪生,既客观又公正。
日光灯
从严格意义上说,日光灯是最常见的荧光灯。最先打算生产荧光灯的人,是法国科学家贝克勒尔。1859年,他用一根盖斯勒管做成了一个荧光灯。在管子的内壁上,又涂上一层磷化合物,使管子在闪光作用下发出荧光。半个多世纪后,一个叫克劳德的法国化学家,于19发明了氖灯。在有电荷通过时,氖灯会发出红光。在20世纪代,氖灯在广告上用得非常普遍。
在早年荧光灯研究的基础上,人们终于贝克勒尔找到了一种办法,生产供家庭、工厂和办公室用的普通荧光灯。说起来也很简单,就是用某种化学荧光物质,涂在玻璃管的内壁上就得了。
从原理上说,在内壁涂磷的玻璃管内,注入氩气和小量水银蒸汽。负电极的灯丝,受热后放出负电子。交流电以每秒50次的频率改变两极极性,引起电子在管内上下快速运动,有些电子和水银原子发生碰撞。每次碰撞,使水银原子外层轨道上的一个电子跳出轨道。水银原子返回原来轨道,以短波放射形式发出碰撞获得的能量,这就是紫外光。而紫外光使管内的磷层发出荧光,这就形成了可见光。
1934年前后,美国通用电气公司的康普顿,研制出了第一个这样的日光灯,颜色适合于一般的用途。这种日光灯使用电压低,较之于需要高压的白炽灯要经济得多。
现代的日光灯,是在1939年在纽约世界博览会上首次露面的。后,这种条形灯取代了白炽灯,在美国成了主要的电光源。一般的日光灯,是一根长的充气管,管子的内壁涂有一层荧光粉,在灯管两端的两个电极之间,人们看不见的电弧通过,而紫外线使荧光粉受激而发出亮光。这种灯之所以只需要低压电流,是因为它的光好比是“冷的”。这就是说与白炽灯比起来,这种灯管只把微乎其微的一点能量转变成了无用的热。说到效率,日光灯的光度,比同等耗电量的白炽灯至少大3倍,因而它的应用越来越广。
电流计
1780年的一天,意大利波伦亚的医学教授伽代尼在家里给学生讲课，他的妻子西格萝娜·伽伐尼在隔壁的厨房里,用他的解剖刀来剥青蛙皮。她一边干活儿,一边听丈夫讲课,不觉听得出了神,手术刀滑落到了放在锌板上的青蛙的腿上。青蛙突然急促抽动起来,吓得她一声惊叫。教授急忙跑进厨房,看看发生了什么事。经过一番研究之后,他向学生们宣布“我有一个伟大的发现,发现了动物电一一生命的本源!”
随后,他又用死青蛙作了无数的实验,却没有得到什么证实。然面,这却使他的声名传遍了欧洲,他的名字因而也与“电镀”、“验电器”和“电流计”这些术语联在一起了。
后来帕维亚的伏打,正确解释了这种神秘的现象。他说:抽动的青娃,并没有证明什么“生命的本源“，只是起了电的导体的作用。解剖刀是钢制的,板是锌制的,这是很重要的因素,用个潮湿的导体,把两种不同的金属隔开,就会有电流流动。青蛙大腿的抽动,仅仅是表明有电流存在。借于这个发现,伏打发明了第一个电池一伏打电堆。可让人啼笑皆非的是,伏打电堆产生的电,却一直被误称为“咖伐尼电”。
18,丹麦的物理学家奥斯特偶然发现,把一根有电流通过的铁丝拿近航海罗盘时,罗盘的指针随即发生了猛烈的摇摆。由电流产生的这种磁效应,成了一种用来测量低压电流的仪器电流计的基本原理。
19世纪代,各种各样的电流计问世了。德国格廷根天文台台长高斯,率先把它派上了实际用场。1832年,他发明了最初的电报,利用靠近电流的磁针会偏转的现象,通过一根铁丝把信号从家里输送到天文台。这种电流计,称为动磁式电流计现在应用得最广泛的,是动圈式电流计。它由一个用细金属丝紧密绕成的一个线圈,线圈悬在一个磁场中。偏转角的测量,由装在线圈上的面镜子的方位、一盏小灯和能读出电流单位的表来进行。
1866年,在欧洲和美洲之间,铺设第一条激动人心的永久性电报电缆,电流计起了决定性的作用。英国科学家汤姆逊教授(即开耳芬勋爵),在敷设电缆的“伟大的东方号”船上,利用电流计来检测流经电缆的电流的大小。横跨大西洋的海底电缆,全长40公里以上,从电报信号转变成的电流,从大西洋的彼岸传来,自然已经是相当微弱了。汤姆逊设计的是最灵敏的电流计,使用的记录器叫“虹吸记录器”,包括一根极细的玻璃虹吸管,把到达的信号记录在纸带上。没有汤姆逊的虹吸记录器,要在两个大陆之间保持可靠的电报服务,简直是不能想象的。
