书城童书青少年应知的100个科学发明
4625500000017

第17章 历史前进的引擎

第十六章历史前进的引擎

电动机的发明

18世纪发明了蒸汽机,人类终于从繁重的体力劳动中解放出来。19世纪随着电学研究热的掀

起,一种用电力来驱动机器做功的装置——电动机的发明使人们殷切地期望又变成了现实。

雏形告成研制中断

数学家约翰·威尔金斯于1660年11月28日在英国伦敦发展成立了一个权威的科研机构——皇

家学会。原名是“物理、数学、实验知识促进会”,参加的人都是饱学之士。到

了19世纪学会已经颇具规模。当时有个会员名叫沃拉斯顿,当他听说丹麦的奥斯特教授发现

了当导线通电时,会引起旁边的磁针偏转,便想,既然电流能使磁针偏转,那么反过来,用

磁铁去靠近通电导线,导线会不会也发生转动呢?他把一根长直导线竖直悬挂起来,通电后

再用磁铁去靠近它,但是不见导线运动。沃拉斯顿试了几次都不成功,便不耐烦地要实验员

把器材拆卸收好。而这位貌不惊人的实验员就是电学史上首屈一指的大科学家法拉第。当时

法拉第还只在实验室里洗瓶子,擦桌子。

法拉第出身很贫寒,很小年纪就到一家书店里去当徒工,全凭自己的努力才学会了阅读、写

作和绘画。后来幸得化学家戴维的提携,才在此实验室里当了一名实验员。法拉第是一个天

极高的人,见沃拉斯顿在做实验,心里就明白了几分。想这东西倒有点意思,可为什么没有

成功呢?待沃拉斯顿一出门,法拉第就来到实验桌旁仔细地研究起来。

经过几个不眠之夜的努力,法拉第明白了,那导线不能转动是因为被拉得太紧,根本没法动

。于是他干脆把导线的下端松开,插在一块软木上,再让软木漂浮在水银槽的水银面上。同

时把一根磁棒竖直固定在水银槽的中央,接上电源,只见带着导线的软木真的动起来了,缓

慢地绕着磁棒兜圈子。“啊哈,转了、转了。”法拉第一边哼唱,一边也忍不住地围着桌子

手舞足蹈。当晚他在日记里写道:“1821年9月3日……结果十分令人满意,但还要做出更灵

敏的仪器。”事实上法拉第的装置就是一个电动机的雏形。

法拉第做成了实验,却招来了一阵冷嘲热讽,有说他剽窃成果的;有说他忘恩负义的。法拉

第最怕卷入到这种人事纠纷之中,赶紧中断了电学研究。一直到10年后才重新回到这个自己

喜欢的研究领域,发现了电磁感应现象。

奇妙设想获得殊荣

现在人们普遍认为美国科学家瑟夫·亨利是电动机的创始人。1799年亨利出生在纽约州的

尔巴尼。由于家境贫困,父母把他寄养在一位亲戚家中,他10岁时就在乡村的小店里做伙计

。苦难的童年,只有他养的那只小白兔与他朝夕相处,给他带来一点欢乐。说来也真有趣,

竟是这只小白兔引导他走上了一条新生活的道路。一天,小白兔从笼子里跑出来了,亨利尾

随后面紧追不舍,一直追进了教堂才将兔子逮住。这时他才注意到教堂里悄然无声,四周色

彩斑斓的壁画和大量的藏书使他觉得这里是多么的神圣和肃穆。从此他经常到这里来读书。

有一天他读到了一本1808年伦敦出版的《格利戈里关于实验科学、天文学和化学演讲集》,

扉页上写道:“你向空中扔一块石头或射出一枝箭,为什么它不朝着你给予的方向一直向前

飞去?”这个问题一下子把亨利给吸引住了。读完这本书后,亨利就下决心投身于科学事业

亨利在电学上有突出的成就。他发明了继电器(电报的雏形),比法拉第更早发现了电磁感应

现象,但却没有及时去申请专利。只有对电动机的设想使他荣获了发明家的殊荣,他在1831

年7月的《西门子》杂志上阐述了有关电动机的原理和构想。他说:“这一原理——或者经

过较大幅度地修改——应用于某种有益的用途,不是不可能的。”显然,他的话是太谨慎了

。电动机用途十分广泛,它开创了电气化时代的新纪元。

电力驱船迸射火花

1838年某天,俄罗斯中部涅瓦河的一个码头上,挤着不少人。只见灰蒙蒙的寒气之中,出现

了一个黑影,原来是一艘机动船在慢慢地驶来。船渐渐近了。大家看得清晰,船上坐着12位

旅客,船尾的机舱边站着一个胖子,兴奋得满脸通红,还不住地向码头上的人群招手示意。

此人就是船主雅可比。此船的独特之处在于船上没有烟囱,不烧油、不烧煤,而是用40部马

达和320个大电池的电力来驱动的,是世界上第一艘电机船。

雅可比生于德国波茨坦,曾在柏林大学读过书。1837年他来到了俄国,成为彼得堡科学院院

士。他研究了当时许多人发明的“玩具电动机”,认为天然磁铁的磁场强度太小了,而使这

种电动机没有实用价值。于

是他利用电磁铁产生出强得多的磁场,从而使电动机向实用迈开了一大步。由于电动机不需

要燃烧,不会产生污染,又有容易控制的特点,所以它一出现就立即显示出巨大的生命力。

卡尔·马克思预言说:“更为革命的力量,电火花将要代替蒸汽机。”

以后,各种形式的电动机层出不穷。英国技师大卫制成了电动双人座车;美国铁匠托马斯和

法国的吉弗罗兰也先后申请了电动机专利。但是这些电动机都必须用伏打电池来供电,这种

电池供给的电流很小,又不耐用,使用起来显然是得不偿失,怎么办泥?这个问题亟待解决

偶然发现意义深远

1873年国际博览会在维也纳开幕了。当时欧洲各国的科技界和工商界都将最新的发明样品送

到展览。数以千计的人从欧洲大陆各地赶到这“音乐之城”参观这个科学、工业、艺术和建

筑的最新奇迹。而这次奇迹中的奇迹是展览会里发生的一次偶然事故。

因为疏忽,一位工作人员把两台发电机连接了起来。这时一台发电机发出的电流,流进了第

台发电机的电枢线圈里。奇迹出现了,第二台发电机的电枢竟在这股电流的驱动下迅速地旋

转起来。在场的工程师们惊喜若狂。在许多年来连梦里都在寻找的廉价电能这样令人难以置

信地找到了,只要用发电机提供的电力,就能使电动机运行起来。伏打电池现在可以退居二

线了。工程师们在欣喜之余,立即动手搭建了一个新的表演厅。用一个小型的人工瀑布来驱

动水力发电机,发电机发出的电流带动电动机的运转,电动机又带动小水泵来喷射泉水。

这个奇妙的实验,具有极为深远的意义。它不仅告诉人们只要利用发电机发出的电力就可以

驱使电动机旋转,从而代替人力和畜力做功。而且还说明用机械能驱使发电机发出的电能,

可以通过传输线传递到很远的地方去,并通过电动机再重新变为机械能。从而实现了能量的

远距离传递和转化,揭开了一个崭新的时代——电气化时代的序幕。