神探贝斯特- 第50部分

　　　　1868年，法国的勒克朗谢公布了勒克朗谢电池，1885年（明治18年）日本的尾井先藏发明了尾井乾电池。尾井乾电池是一种把电解液吸附在海绵里的特殊电池，具有搬运方便的特点。

　　　　1917年，法国的费里发明了空气电池，1940年，美国的鲁宾发明了水银电池。

　　　　2。二次电池

　　　　放完电还可以充电再用的电池称为二次电池。1859年，法国的普朗泰发明了能够反复充电使用的铅蓄电池，其结构是稀硫酸中装有铅电极，这是最早的二次电池。现在，汽车里使用的就是这种类型的电池。

　　　　1897年（明治30年），日本的岛津源藏开发出了具有10a*h容量的铅蓄电池，并把他本人名字genzo　simaz的字头gs作为商品名称，取名为gs电池投放市场。

　　　　1899年，瑞典的容纳制成了容纳电池，1905年爱迪生制成了爱迪生电池。这些电池的电解液都用的是氢氧化钾，后来就被称为碱性电池。

　　　　1948年，美国的纽曼发明了镍镉电池。这是一种能充电的乾电池，是具有划时代意义的电池。（。。）

264　物理学之电学　4（）　
3。燃料电池

　　　　1939年，英国人格罗夫发现氧和氢的反应中有电能产生，并由实验证明了燃料电池的可能性。也就是说，电解水的时候消耗了电能而生成了氧和氢，反过来，从外部给阳极一侧送入氧，给阴极一侧送入氢，就能够产生电能和水。

　　　　格罗夫当时只是做了实验，并未实用化。1958年，剑桥大学（英国）制成了5k燃料电池。

　　　　1965年，美国ge公司成功地开发出了燃料电池，这个电池就安装在1965年的载人飞船双子星5号上，用于供给宇航员饮用水的飞船电能。1969年登上月球的阿波罗11号飞船上的电源也使用了燃料电池作为飞船内电源。

　　　　4。太阳能电池

　　　　1873年，德国人西门子发明了用硒和铂丝制成的光电池。现在照相机曝光表上所用的就是这种硒光电池。

　　　　1945年，美国的夏品发明了硅太阳能电池，这是一种当太阳光或灯光照到其pn结上时能产生电能的元件，广泛用于人造卫星，太阳能汽车，钟表，台式计算器等。提高这种元件转换效率的研究与开发工作仍在进行中。

　　　　6。照明的历史

　　　　18世纪60年代由英国兴起的产业革命使工厂进入了连续加工，批量生产的时代，夜间照明成了重要问题。

　　　　前面已经讲过，英国人戴维1815年曾做过用2000个伏打电池产生电弧的有名实验。

　　　　1。白炽灯泡

　　　　1860年，英国人斯旺把棉线碳化后做成灯丝装入玻璃泡里。发明了碳丝灯泡。

　　　　然而，由于当时的真空技术不高。点灯时间不能过长，时间一长。灯丝就会在灯泡里氧化而烧掉。

　　　　斯旺所想到的白炽灯泡的原理是现在的白织灯的起源。随着灯丝研究和真空技术的进步，白炽灯最终达到了实用化。从这点不说，斯旺的发明是一项大发明。

　　　　1865年，施普伦格尔为研究真空现象而开发出水银真空泵。斯旺知道这件事后，就在1878年把玻壳内的真空度提高，又在灯丝上下了一番功夫。他先把棉线用硫酸处理，然后再碳化，最后，他公布了斯旺灯泡。斯旺的白炽灯泡曾在巴黎万国博览会上展出。

　　　　1879年。美国的爱迪生成功地把白炽灯泡的寿命延长到了40小时以上。1880年，爱迪生发现竹子是做白炽灯灯丝的优良材料，就把日本，中国，印度的竹子收集起来反复进行实验。

　　　　爱迪生把部下穆尔派到日本，在京都的八幡寻找优质竹子，若乾年后，用八幡竹子制造出了灯丝。为了制造这种竹灯丝的灯泡，1882年他在伦敦和纽约成立了爱迪生电灯公司。

　　　　在日本。1886年（明治19年）东京电灯公司成立，明治22年起，一般的家庭开始用上了白炽灯泡。

　　　　1910年，美国的库利厅用钨丝做灯丝。发明了钨丝灯泡。

　　　　1913年，美国的兰米尔在玻壳里充入气体以防止灯丝蒸发，发明了充气钨丝灯泡。

　　　　1925年。日本的不破橘三发明了内壁磨砂灯泡。

　　　　1932年，日本的三浦顺一发明了双螺旋钨丝灯泡。

　　　　正是由于上述的不断探索。今天我们才能享受白炽灯照明的日常生活，想起来真是漫漫长路啊。

　　　　2。放电灯

　　　　1902年。美国的休伊兹特在玻壳内装入水银蒸气，发明了弧光放电汞灯。由于这种汞灯在汞蒸气的气压较低时发出了紫外线较多，所以常作为杀菌灯使用。而当水银气压较高时，可发出很强的可见光。

　　　　现在广泛用于广场照明和道路照明的高压汞灯所发出的光是一种混合光，混合光包括水银电弧放电的光和紫外线照到涂敷在玻壳内壁的荧光材料上所发出的光。

　　　　1932年，荷兰菲利浦公司开发出了波长为590nm单色的钠灯，这种灯广泛用于公路的隧道照明。

　　　　1938年，美国的英曼发明了现在广泛使用的荧光灯。这种灯通过用水银电弧放电发出的紫外线照射涂敷在灯管内壁的不同荧光粉而发出不同颜色的光。通常，白色荧光灯用得最多。

　　　　7。电力设备的历史

　　　　可以说，1820年奥斯特所发现的电磁作用就是电动机的起源。

　　　　而1831年法拉第所发现的电磁感应就是发电机的变压器的起源。

　　　　1。发电机

　　　　1832年，法国人毕克西发明了手摇式直流发电机，其原理是通过转动永磁体使磁通发生变化而在线圈中产生感应电动势，并把这种电动势以直流电压形式输出。

　　　　1866年，德国的西门子发明了自励式直流发电机。

　　　　1869年，比利时的格拉姆制成了环形电枢，发明了环形电枢发电机。这种发电机是用水力来转动发电机转子的，经过反复改进，于1847年得到了3。2k输出功率。

　　　　1882年，美国的戈登制造出了输出功率447k高3米，重22吨的两相式巨型发电机。

　　　　美国的特斯拉在爱迪生公司的时候就决心开发交流电机，但由于爱迪生坚持只搞直流方式，因此他就把两相交流发电机和电动机的专利权卖给了西屋公司。

　　　　1896年，特斯拉的两相交流发电机在尼亚拉发电厂开始劳动营运，3750k5000v的交流电一直送到40公里外的布法罗市。

　　　　1889年，西屋公司在俄勒冈州建设了发电厂，1892年成功地将15000伏电压送到了皮茨菲尔德。

　　　　2。电动机

　　　　1834年，俄罗斯的雅可比试制出了由电磁铁构成的直流电动机。1838年，这种电动机开动了一艘船，电动机电源用了320个电池。此外，美国的文波特和英国的戴比德逊也造出了直流电动机（1836年），用作印刷机的动力设备。由于这些电动机都以电池作为电源，所以未能广泛普及。

　　　　1887年，前面所讲过的特斯拉两相电动机作为实用化感应电动机的发展计划开始启动。1897年，西屋公司制成了感应电动机，设立专业公司致力于电动机的普及。

　　　　3。变压器

　　　　发电端在向外输送交流电的时候，要先把交流电压升高，到了用电端，又得把送来的交流电压降低。因此，变压器是必不可少的。

　　　　1831年，法拉第发现磁可以感应生成电，这就是变压器诞生的基础。

　　　　1882年，英国的吉布斯获得了“照明与动力用配电方式”专利，其内容就是将变压器用于配电，当时所用的变压器是磁路开放式变压器。

　　　　西屋引进了吉布斯的变压器，经过研究，于1885年开发出了实用的变压器。

　　　　此外，在此前一年的1884年，英国的霍普金森制成了闭合磁路式变压器。（。。）

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4。电力设备和三相交流技术

　　　　两相交流电是用四根电线输电的技术。德国的多勃罗沃尔斯基在绕组上想出了窍门，从绕组上每隔120度的三个地方引出抽头，得到了三相交流电。1889年，利用这种三相交流电的旋转磁场，制成了功率为100最早的三相交流电动机。

　　　　同年，多勃罗沃尔斯基又开发出了三相四线制交流接线方式，并在1891年的法兰克福输电实验（150va三相变压器）中获得了圆满成功。

　　　　8。电子电路元器件的历史

　　　　当代，是包括计算机在内的电子学繁荣昌盛的时代，其背景与电子电路元器件由电子管…晶体管=集成电路的不断发展有着密切的关系。

　　　　1。电子管

　　　　电子管是沿着二极管…三极管…四极管…五极管的顺序发明出来的。

　　　　二极管：前面曾经讲过，爱迪生发现了电灯泡灯丝发射电子的“爱迪生效应”。1904年，英国人弗莱明受到“爱迪生效应”的启发，发明了二极管。

　　　　三极管：1907年，美国的福雷斯特发明了三极管。当时，真空技术尚不成熟，三极管的制造水平也不高。但在反复改进的过程中，人们懂得了三极管具有放大作用，终于拉开了电子学的帷幕。

　　　　振荡器也从上面所讲过的马可尼火花装置发展为三极管振荡器。三极管有三个电极，阳极，阴极和设置在二者之间的控制栅极。这个控制栅极是用来控制阴极所发射的电子流的。

　　　　四极管：1915年，英国的朗德在三极管的控制栅极与阳极之间又加了一个电极。称为帘栅极，其作用是解决三极管中流向阳极的电子流中有一部分会流到控制栅极上去的问题。

　　　　五极管：1927年。德国的约布斯特在阳极与帘栅极之间又加了一个电极，发明了五极管。新加的电极被称为抑制栅。加入这个电极的原因是：在四极管中，电子流撞到阳极上时阳极会产生二次电子发射，抑制栅就是为抑制这种二次电子发射而设置的。

　　　　此外，1934年美国的汤绿森通过对电子管进行小型化改进，发明了适用于超短波的橡实管。

　　　　管壳不用玻璃而采用金属的st管发明于1937年，经小型化后的mt管发明于1939年。

　　　　2。晶体管

　　　　半导体器件大致分为晶体管和集成电路（ic）两大部分。第二次世界大战后，由于半导体技术的进步，电子学得到了令人瞩目的发展。

　　　　晶体管是美国贝尔实验室的肖克莱。巴丁，布拉特在1948年发明的。

　　　　这种晶体管的结构是使两根金属丝与低掺杂锗半导体表面接触，称为接触型晶体管。

　　　　1949年，开发出了结型晶体管，在实用化方面前进了一大步。

　　　　1956年开发出了制造p型和n型半导体的扩散法。它是在高温下将杂质原子渗透到半导体表层的一种方法。1960年开发出了外延生长法并制成了外延平面型晶体管。外延生长法是把硅晶体放在氢气和卤化物气体中来制造半导体的一种方法。

　　　　有了半导体技术的这些发展，随之就诞生了集成电路。

　　　　3。集成电路

　　　　大约在1956年，英国的达马就从晶体管原理预想到了集成电路的出现。

　　　　1958年美国提出了用半导体制造全部电路元器件，实现集成电路化的方案。

　　　　1961年，得克萨斯仪器公司开始批量生产集成电路。

　　　　集成电路并不是用一个一个电路元器件连接成的电路。而是把具有某种功能的电路“埋”在半导体晶体里的一个器件。它易于小型化和减少引线端，所以具有可靠性高的优点。

　　　　集成电路的集成度在逐年增加。元件数在100个以下的小规模集成电路，100~1000个的中规模集成电路，1000~100000个大规模集成电路。以及100000个以上的超大规模集成电路，都已依次开发出来，并在各种装置中获得了广泛应用。

　　　　电磁效应

　　　　物质中的电效应是电学与其他物理学科（甚至非物理的学科）之间联系的纽带。物质中的电效应种类繁多。有许多已成为或正逐渐发展为专门的研究领域。比如：

　　　　电致伸缩、压电效应（机械压力在电介质晶体上产生的电性和电极性）和逆压电效应、塞贝克效应、珀耳帖效应（两种不同金属或半导体接头处，当电流沿某个方向通过时放出热量。而电流反向时则吸收热量）、汤姆孙效应（一金属导体或半导体中维持温度梯度，当电流沿某方向通过时放出热量。而电流反向时则吸收热量）、热敏电阻（半导体材料中电阻随温度灵敏变化）、光敏电阻（半导体材料中电阻随光照灵敏变化）、光生伏打效应（半导体材料因光照产生电位差），等等。

　　　　对于各种电效应的研究有助于了解物质的结构以及物质中发生的基本过程，此外在技术上，它们也是实现能量转换和非电量电测法的基础。

　　　　电磁测量

　　　　也是电学的组成部分。测量技术的发展与学科的理论发展有着密切的联系，理论的发展推动了测量技术的改进；测量技术的改善在新的基础上验证理论，并促成新理论的发现。

　　　　电磁测量包括所有电磁学量的测量，以及有关的其他量（交流电的频率、相角等）的测量。利用电磁学原理已经设计制作出各种专用仪表（安培计，伏特计、欧姆计、磁场计等）和测量电路，它们可满足对各种电磁学量的测量。

　　　　电磁测量的另一个重要的方面是非电量（长度、速度、形变、力、温度、光强、成分等）的电测量。它的主要原理是利用电磁量与非电量相互联系的某种效应，将非电量的测量转换为电磁量的测量。由于电测量有一系列优点：准确度高、量程宽、惯量小、操作简便，并可远距离遥测和实现测量技术自动化，非电量的电测量正在不断发展。

　　　　电学相关

　　　　电学作为经典物理学的一个分支，就其基本原理而言，已发展得相当完善，它可用来说明宏观领域内的各种电磁现象。

　　　　20世纪，随着原子物理学、原子核物理学和粒子物理学的发展，人类的认识深入到微观领域，在带电粒子与电磁场的相互作用问题上，经典电磁理论遇到困难。虽然经典理论曾给出一些有用的结果，但是许多现象都是经典理论不能说明的。经典理论的局限性在于对带电粒子的描述忽略了其波动性方面，而对于电磁波的描述又忽略了其粒子性方面。

　　　　按照量子物理的观点，无论是物质粒子或电磁场都既有粒子性，又具有波动性。在微观物理研究的推动下，经典电磁理论发展为量子电磁理论。（。。）

266章　物理学之量子力学　1（）　
量子物理学，是为描述远离我们的日常生活经验的抽象原子世界而创立的，但它对日常生活的影响无比巨大。没有量子力学作为工具，就不可能有化学、生物、医学以及其他每一个关键学科的引人入胜的进展。没有量子力学就没有全球经济可言，因为作为量子力学的产物的电子学革命将我们带入了计算机时代。同时，光子学的革命也将我们带入信息时代。量子物理的杰作改变了我们的世界，科学革命为这个世界带来了的福音，也带来了潜在的威胁。

　　　　量子物理学是人们研究微观世界的理论，也有人称为研究量子现象的物理学。由于宏观物体是由微观世界建构而成的，因此量子物理学不仅是研究微观世界结构的工具，而且在深入研究宏观物体的微结构和特殊的物理性质中也发挥着巨大作用。我们把科学家们在研究原子、分子、原子核、基本粒子时所观察到的关于微观世界的系列特殊的物理现象称为量子现象。

　　　　量子世界除了其线度极其微小之外（10…10～10…15m量级），另一个主要特征是它们所涉及的许多宏观世界所对