电是怎么产生的.ppt

什么是电 简单来说 电力是电子在导体内流动所产生的力量 也是各能量型态最多变的一种 在自然的状态下 电并不容易显现出来 而当它出现时 人们看不到 听不见也闻不出来 只能触碰来感觉 或者靠着电的特殊效应 如光 热等来察觉电的存在 大部分的电能都靠火力 风力 水力 核能 潮汐 沼气 地热等能源转动发电机产生 所以电能又叫做 二次能源 电的能量形式 电力是一种很具弹性的能量形式 能够适用于日以剧增 多不盛举的用途 例如 于1870年代出现的电灯泡 具有极大的实用价值的 由于这发明 人们不再需要使用蜡烛或煤油来照明 因而得以避免了很多可能发生的火灾 电能生产的特点是 电能的生产与消费具有同时性 且电能生产运行方式变化的过度过程十分短暂 电能与国民经济各部门和人民生活关系密切 因此 对电力系统运行的基本要求是 保证安全可靠的供电 保证良好的电能质量 保证电力系统运行的经济性等 变压器容量的选择 电是怎么产生的 Oersted 奥斯特 1777 1851 偶然是揭开奥秘的钥匙 1777年生于丹麦小镇 1799年获博士学位 原来主修药学和哲学 后来却在物理和化学上大放异采 1801年至德国留学 结识物理学家Ritter 他是 电镀工业之父 发现紫外光 制造出第一个干电池 第一个蓄电池 可是个性内向 字迹潦草 研究手稿难以阅读 于是Oersted将Ritter的德文手稿译成优美的法文 使Ritter获得法国科学竞赛的首奖 经过三次的申请 才于1806年获得哥本哈根大学的物理教职 1808年开始研究电与磁的关系 1810年 Ritter逝世 1814年结婚 成立 丹麦皇家科学和文学会 定期发表文学性的科学文章 1820年的一个冬夜 为六名学生展示新实验 意外发现科学史上著名的 通电导线对磁针偏转的影响 这项发现为电和磁建立连系 揭开电磁学的序幕 Oersted是一位认真严谨的学者 发现这个令人兴奋的惊人现象后 又花了三个月的时间仔细地进一步研究 它在磁针与导线之间分别放置玻璃 木块 水 石头 等不同的物质重复实验 观察磁针的偏转是否受影响 它又用黄铜 玻璃 橡皮 等不同材质做成的细针代替铁针进行实验 以确定这是真正的磁效应 1820年7月21日他发表了一篇拉丁文写成的论文 关于电流对磁针作用的实验 从人类认识磁与静电开始到那个时候约有2600年相隔 他把两种作用首先地关联在一起 这是个创是之举 在观察的领域中 机遇只偏爱有准备的头脑 巴斯德论奥斯特 为了纪念他在电磁学上的贡献 后人将磁场强度的单位定为 奥斯特 Oersted在晚年时认识一个穷小子 认为他是未来光大丹麦文学的天才 于是延聘到家当小女儿Matilda的家教 这位年轻人就是安徒生 安徒生童话 里的女主角经常就是Matilda AndreMarieAmpere 安培 1775 1836 法国人 12岁已掌握了所有的数学 13岁发表第一篇数学论文 1810年到巴黎综合工科学校当数学教授 安培的少年时代 虽然是在安适的环境中度过的 但是后来却经历了种种的不幸 先是在大革命中牠他父亲被斩首 后是他的妻子的早丧 这使他的生活从精神到物质都受到了极大的损害 从而也对他的科学活动产生了深刻的影响 安培智慧非凡 善于运用数学进行定量分析 他的学术地位也因而不断提高 他被聘为多个学院的物理和数学分析教授 更被邀为英国皇家学会会员 定义电流的方向电学领域里的牛顿 安培定律 1820年 奥斯特的电流磁效应传到法国后 安培立刻重做了奥斯特的实验 不久后向法国科学院提交了第一篇论文 报告他的实验成果 接着提出了第二篇和第三篇实验报告论文 右手螺旋定则磁是由运动的电产生的一个电流是否可以影响到另一个电流 同向直线电流间互相吸引 异向直线电流间互相排斥建立作用力的数学公式 如果把直导线绕成螺管形 世界第一个电磁铁 后人为纪念他的贡献 还将量度电流的单位以他的姓氏 安培 命名 MichaelFaraday 法拉第 1791 1867 伟大的实验物理学家 英国人 穷困铁匠之子 兄弟姐妹十人 只受小学教育 十三岁就到装钉厂当学徒 他所有的学识完全是凭借自修苦读而来的 他常常利用客人还没来拿订好的书之前 赶快阅读那本书 有时候装订剩的书 他也会留一本下来阅读 这些书的范围包括了 艺术 科学 矿物 植物 地下水道 桥梁建造 甚至于论爱尔兰猪的关节炎等 各式各样奇怪的内容 其中一本以萨华兹博士所著的 悟性的提升 提到的五个读书方法 对法拉第影响很大 成为他一直奉行的治学方法 作个人的笔记持续的上课有读书的同伴成立读书会学习仔细观察和精确的用字 电磁转动 1820年 奥斯特发表电流磁效应后 同年戴维和欧勒斯顿也从事电磁实验 不过没有成功 1821年 法拉第成功以实验证明电磁转动的现象 成为现代马达的先驱 这项发现为他个人带来深沈的打击 法拉第一生中 只有这时候曾想放弃科学 幸好他的妻子始终给他最坚定的鼓励 这段经历也让法拉第后来体悟到 一个默默无闻的研究者 需要的是鼓励而不是打压 所以他帮助许多年轻的科学家 像是 马克斯威尔 后来成为举世闻名的电磁学大师 凯尔文 绝对温度 热力学三定律 焦耳等人 都直接受到法拉第的协助和影响 而有了重大的科学贡献 1824年 法拉第被选为皇家学院的会友 当时只有一票反对 法拉第是近代电磁学的奠基人 他的发现为电的应用开拓了广阔的道路 但是在电灯 电话 电动机发明之前 不少人怀疑电的用处 一次 法拉第作完电磁感应理论讲演后 一个贵妇人有意挖苦他 教授 你讲的这些东西有甚么用处呢 法拉第诙谐地回答 夫人 你能预言刚生下的孩子有甚么用吗 电磁感应是发电机的最主要原理 但是 实用的发电机却不是那么简单 法拉第定律之后五十年才在美国做出来 现在不管是水力发电 火力发电 核能发电 它们的基本原理都是电磁感应 将动能转换会成电能 从电灯到发电厂 1854 58年 英国Univ ofGlasgow的凯尔文 WilliamThomson 后来封爵LordKelvin 1824 1907 研究越洋电缆理论 促成大西洋两岸之电讯 他也因此发财 1876年 美国人贝尔 AlexanderG Bell 1874 1922 发明电话 贝尔的家传技艺是audiology 帮助聋哑的技术 他发明电话后成为巨富 热心公益 他的公司 至今尚存 晚年他宣称讨厌电话 隐居加拿大东北极寒之地纽芬兰 焦耳 凯尔文现在的名气 多因其热学上的成就 焦耳之热功当量 凯尔文之绝对温标 而且 他们合作 发现了气体膨胀时 温度下降 Joule ThomsonEffect 这是冷冻机原理 但这发明当时英国的工业界不感兴趣 焦耳去世较早 凯尔文1892之封爵 也是因越洋电缆 为什么冷冻机原理当时引不起英国工业界的兴趣 为什么用途广泛的电马达 其原理祗是安培定律 没有很早的发展 其中重要原因之一是这些都要大量的电力 而当时还没有一个便宜的发电方法 电池发电太贵了 因此 用电量较小的通讯器材 电报 电话 就率先发达 对当时的一般民众而言 生活中用电还是少见的事 电报是紧急时才用的 而电话也只有少数有钱人才装得起 要等发电机成功之后 用电量大的器材 才能发展 而电器之普及 也才能实现 爱迪生与供电系统 1881年 计划在纽约市建立发电厂 需要克服的困难让大家接受电灯市政府批准经费设厂设备 零件为解决问题 不断的发明1882年9月4日完成 1896尼加拉瀑布水力发电开始 世界的电化 从此展开 供电系统电流之争直流电 交流电 美国各地纷纷建立发电厂 爱迪生的发电厂送出的电力是直流电 它的缺点是电力不能传送太远 因此必须在各地建立小规模的电厂 蒂斯拉 Tesla 原本是爱迪生的助手 因为一件事情摩擦 愤而离开爱迪生 投入威斯汀豪斯旗下 于1888年 蒂斯拉成功地建成了一个交流电电力传送系统 他设计的发电机比直流发电机简单 灵便 而他的变压器又解决了长途送电中的固有问题 利用变压器 可将输入线路的电压提高 在送入家庭用户或工厂之前 再把电压降下来 变压器P IV 电力线P I 2R 为了维护自己的系统 爱迪生和威斯汀豪斯 Westinghouse 在杂志 刊物上进行论战以及大量的政治游说 一开始 交流电系统受到严重的打击 甚至成为死神的同义语 但在其后的几年 交流电的发展和应用迅速扩大 逐渐占领用户市场 取得最后的胜利 1912年 蒂斯拉被授予诺贝尔物理学奖金 但是 当他得知将与爱迪生一起分享这一荣誉时 他表示不接受授奖 这样奖金便转发给了瑞典物理学家尼尔斯 古斯塔夫 达伦 电磁感应十九世纪物理学最重要的发现 电磁学里最美丽的诗篇 1821年 要将磁转成电 十年的努力实验 依然没有结果 神秘的振动金钱的抉择1831年9月23日 终于发现关键点 一个移动的磁铁或通了电流的筒状线圈 也可以使附近的线圈中 产生感应电流这一日后来被定为电机工业的诞生日 爱迪生 Edison 1847 1931 天才是一分的天份 加上九十九分的后天努力 问题儿童小时候的他超喜欢问 为什么 而且超喜欢亲自试验 想学母鸡孵蛋 结果压碎了一窝蛋 捉两只大猫 想使牠们的毛皮互相摩擦生电 结果是落得满身抓伤 有一天 爱迪生终于问起火药是怎么做的 结果 爱迪生真正受过的学校教育只有三个月 因为他那爱发问的习惯 令学校老师大为光火 母亲只好把他带回家 自己教导 与电结缘12岁在火车上卖报 车厢上做化学实验 引起火灾 被忿怒的车长打成一只耳聋 有一次因为救了站长的儿子 而被安排成报务员 自此接触的电的知识 自制一台自动定时发报机 被车务主任发现而被炒鱿鱼 成为发明家21岁到纽约找到电报机维修的工作 闯出了名声 成了发明家 取得许多的专利 后来成立了自己的工程公司 专门制造和改良一些事务机器 1876年 爱迪生在纽约南方的 梦罗园 成立了他的实验发明中心 就是我们一般所说的 爱迪生发明工厂 这里拥有精密的设备仪器 还有一批才华卓越的各类专家 1876年到1887年间 这一群以爱迪生为首的科学家 在这里进行系统的 复杂的 品类繁多的科学研发工作 发光的原理 爱迪生的电灯之路 爱迪生决心发明白炽灯 他查阅200多册的书籍 记下大量的笔记 认为关键是灯丝 碳丝 发生燃烧抽空气脱氧 自制抽气机 玻璃灯泡 亮8分钟其它导体 铀 白金 铁丝等共1600多次耐热材料绵线烧成的碳丝 亮45小时 1879年 600多种植物纤维的实验竹子烧成的碳丝 1200小时 1880年 第一只实用的电灯 从开始到成功 总共是13年 可是要让灯普及 还有一段路要走 气体放电灯与日光灯 人们在研究气体放电时 发现水银蒸气有很奇特的作用 在灯管内充入水银 使它的气压只有大气压力的百万分之一 放电电流大于0 1安培时 这种灯的放电比较强烈 是一种弧光放电 不过它有60 的功率都转为紫外光 发光效率比白炽灯还低 能不能将这些紫外光变成可见光呢 1939年 一种新式的灯管出现 它在内壁涂上荧光物质 居然发出白光 而且可以和白炽光发出一样亮度的光 可是耗电却少了许多 這就是螢光燈 屬於低壓水銀螢光燈 我們日常見到的日光燈就是這類的燈 除了水銀蒸氣外 還摻入了少量的氬氣以幫助放電 而燈絲上也塗有易放電的物質 如氧化鉀或氧化鈣 兩端通以高電壓 迫使氬氣放電 這些氬氣所放出的電子 高速撞擊水銀原子 使水銀原子提升到一個高能量狀態 叫做 電子激發態 高能量的激發態原子非常不穩定 因此 很快就放出光來而回到原來的安定狀態 當水銀回到最穩定狀態 GroundState 時 釋放出波長為2540埃的紫外光 可是這些紫外光可是無法穿透日光燈管壁的 霓虹灯 NeonLight 在1898年 英国化学家雷姆赛 SirWilliamRamsay 和特拉弗 DrMorrisTravers 两人 把空气中的氧和氮用化学方法移除后 在液态空气中发现了一种奇怪又稀少的气体 这种气体无 无味 无嗅 而且不会被燃烧 但当他们把这种气体密封在一条半真空的玻璃管中 在玻璃管的两端通上电流 原来没有任何颜色的玻璃管 却会射出鲜艳可爱的红光来 就是这样 世界上第一支霓虹灯诞生了 他们面对着这种奇异的气体和这美丽的光彩下 他们称这种新发现的气体为 氖 Neon 氖 Neon 在希腊文中的意思是 新 充在灯管中能发出红光的种气体是氖气 若要霓虹灯产生不同的色彩 这时需要请绿 黄色 蓝色 白色的荧光粉来帮助 例如 将蓝色的荧光粉涂在玻璃管的内壁上 把玻璃管弯制成所需要的文字或花纹图案后 装上电极 并把玻璃管内的空气抽干净 再充进氖气 就成了粉红色的霓虹灯了 如果涂上了蓝色荧光粉的灯管中充入氩气和水银 就成了蓝色的霓虹灯 要是涂有绿色荧光粉的灯管中充入氖气 就成橙红色 如果把氖气改为氩气和水银 便会成为绿色霓红灯 高压电电磁辐射对日常生活的影响 一般居民楼顶上的电线都是11万伏的高压电线 会产生较强辐射 对人体有危害 按规定不许从居民区通过 国际卫生组织 who 已经确认高压输电产生的工频电磁场是人类可疑致癌物 高电磁场强度可使人出现头痛 头晕 疲乏 睡眠不佳 食欲不振 血液 心血管系统及中枢神经系统异常等 在辐射源集中的环境中工作 学习 生活的人 容易失眠多梦 记忆力减退 体虚乏力 免疫力低下等 其癌细胞的生长速度比正常人快二十四倍 尤其是儿童和老人对工频电磁场更为敏感 更容易受到伤害 科学研究还表明 220kv高压线周围40米 300米范围内人群患白血病 癌症的机率是其他地区的数倍 电磁辐射也会导致孕妇流产 胎儿畸形和心血管疾病 对人的危害极大 搜房看房搜房 正确理解电与生活的关系 电的益处 在漆黑的夜里 古老的油灯已经不能再满足现代人的需要 电已经成为现代人生活不可缺少的东西 没了电 我们欣赏不到精彩的电视节目 没了电 医