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交流电是怎么发明的?有了直流电,为什么还要发明交流电?

2024-07-09科学

导语

1888年,美国发明家尼古拉·特斯拉通过试验高频高压电,成功让灯泡点亮,证明了交流电的重要价值。

直流电已经发明了这么多年了,交流电为什么到19世纪才突然兴起?

刚刚发明交流电的时候,交流电是怎么来历又是什么样子的呢?

交流电距今已经有130多年的历史了,那么它又是怎么发明出来的呢?

又是谁发明出来的呢?

有了直流电的情况下,为什么还要发明交流电?

直流电的局限。

古代的时候,人们已经开始发现类似静电现象了。

但是当时人们还不能制造出自己的电源,只能等到自然界的闪电或者是火星产生的电流的时候,利用一些金属杆或者是果树上长出来的果实来收集电荷,形成静电。

西元前600年,希腊的苏鲁学派的库尔奇就设计出了世界上第一个电磁装置。

2000年前,古罗马人发现了磁石长什么样子,有什么特性。

但是直到西元1600年,英国的威廉·吉尔伯利就发现原来电和磁现象可以互相转化,有了磁力就能产生电。

这才首次系统的阐明了电和磁现象的关系,随后1800年,欧姆对电路的研究让人们的知识有了新的提升。

1800年,奥斯特研究发现,当电流通过两块不同金属的接触处,就能产生热量,就会变成热的。

1831年,法拉第发现当磁铁在螺线管中不断向里面移动的同时,会在螺线管的内部产生电流。

然而,又发现,螺线管的一定不能是导电的金属,比如说铁,因为当导电的铁经过磁力作用会产生电流,简单地说就是一定不可以相互干涉,否则两个物质会产生很大的热量,甚至会发生燃烧。

什么物质都不能用,用什么物质是最好的呢?

1833年,亨利就将法拉第的电磁感应原理实现,制造出了螺线管。

而螺线管的材质,因为亨利在美国没有很好的物质,所以就将螺线管的材质换成了导体绞丝中间套了一层绝缘材料。

当然,这样的材质会多大程度上影响电磁感应的效果,亨利也不是很清楚。

所以为了找到更好的方法,亨利绞尽脑汁。

正好,另一个科学家法拉第也正在研究。

亨利就去咨询了法拉第,并且学习了法拉第的发明。

亨利将螺线管的线圈做得很大,可以容纳,此时在螺线管中的线圈就不会因为线圈相互之间的影响,所以就用同样材质的线圈。

很快,亨利就发现了方法,亨利就用同样的线圈做成螺线管,然后通过导线将螺线管连接起来,做成一个大的螺线管。

一上午过去了,亨利还是没有发现有什么效果,亨利想当然以为这样就完成了。

直到亨利把桌子上的一只老鼠笼放倒在螺线管里面,结果引起了电流。

「哥,有电流,哥,有电流。」

亨利激动的摆动着手臂,急忙让手下的人员围观。

1828年,德国的斯托赫利完成了世界上第一台直流电机。

斯托赫利利用铜制的螺线管在铁制的磁铁上来产生电流,然后铁制的磁铁制成了凹槽,对其进行螺线管的连接,让铜管在铁磁铁中不断旋转产生电流,然后就产生了电磁力,最后就产生了电动力。

直流电是在电源中正负电荷相互分开,流到电器中后就会产生空穴电流,从而产生电场,从而推动电流的轨迹去流动,最后就将电能传到电器中。

然而,直流电也有它的缺陷。

1、输电距离短。

当直流电从发电机流向线路的时候,由于电流的阻力等因素会受到较大的影响,产生能量损失,所以输送距离会受到限制。

2、电力传输效率低。

能量损失主要是来源于电流的阻力等因素受到降低,电能转换效率不高。

我国首次开始建造电力线路,就是为了输送北京兆电厂所发电生产出来的电能,并且整个线路只有10公里,因此电能的损耗也不是很大。

但是当工业发展已经到了一定的程度,电能的输送距离就无法满足了,因为电能的损耗会受到影响。

此外,电源只能产生一种电压,当需求地区的电压和产生地区的电压不一样的时候,也无法产生电能。

另一方面,发电机因为用的时间长了,没有合适的进行维护,就会走动叭。

但是直流电是不能逆变的,也就是不能逆时针走,所以就会产生鬼火,对人体造成伤害。

交流电的发明。

直流电的局限性就是输电效率低,远距离输电时对电能的损耗不可估量。

另一方面,当处于远距离输电时,电压就会遇到不一样的问题。

直流电只能用一根接地线的形式来接通电路,连接电器,本身的电压也是一样的。

但是生活和生产等方面,都会有不同的电器,比如说我们的手机充电器。

手机充电器需要有将高压变成低压的变压器,直流电就需要有电容器。

电容器是将电流的正负电荷分开,但是电容器只能将电流的正负电荷分开一定的时间,时间超过它的容量,就会释放电流。

从而就会烧了电线。

交流就是在峰值电压变化的过程中,将电压做到变化,产生正半个周期和负半个周期的交流。

因为正负电流是平均的,所以交流电就可以用两根线或者是多根线将电流输到不同的电器上,避免不能逆变的直流电产生鬼火的情况。

交流电就可以根据需要来改变电压。

那么就需要有交流产生源,交流电的产生源就是交流发电机。

交流发电机是通过转子产生电流槽位,转子在涡流的情况下,通过转子产生电流,电流产生电场,最终就产生电流。

1832年,法拉第使用指针电器在磁铁内部产生电流,法拉第也尝试用两个指针电器产生电流,但是当发现两个指针电器的指针方向相反的时候就会相互抵消,就将两个电器的指针方向不一样,用交替法则最终就发现了交流,成为最早制造出交流的发明,从而打开了交流发电的先声。

几年后,福西尼发现,法拉第使用的交流发电机的原理很好,但是制造起来很复杂,需要将两个发电机接到一块,产生电流。

福西尼就把法拉第的东西抄了一遍,然后将它们接上电源,就发现产生了电能,这就成为最早制造出交流发电机的人。

福西尼就将发电机制造出来,然后将轮子转起来,就能将电源作为其他电器的电源,制造电能。

1888年,特斯拉发明出交流电。

特斯拉试验高频高压电。

1888年,特斯拉通过看报纸得知一些关于发电的消息,随后就和父亲讨论,于是就下定决心研究发电机。

很快,特斯拉就买了火药和炮弹,在家中进行试验,结果爆炸了。

父亲知道后,就责怪特斯拉消耗了家中的钱,对特斯拉进行了严厉的批评。

特斯拉自小喜欢阅读书籍,对电方面的知识也很感兴趣。

当时世界上非常流行直流电,另一方面,特斯拉一直想知道当电压增长的时候会不会产生电火花,或者是弧光。

所以就在这个想法下,特斯拉产生了高频高压电。

1867年,特斯拉就来到克拉克大学研究交流电。

特斯拉想要将电流在导线中流动,就要将导线和导线之间的电流流动起来。

所以就要将导线起来,这个时候就需要有磁铁,当磁铁和导线之间产生电流的时候,就会产生电磁力,从而就将导线发出来。

1885年,特斯拉来到纽约,开始研究高频高压电。

特斯拉在研究过程中,将电弧放大之后,就有了电流、电压,最终就形成了交流电。

特斯拉就是喜欢研究弧光的人,所以特斯拉就沉凝于弧光下的高频高压电。

在很长的时间内,特斯拉将弧光增大之后产生很大的电压,最终将灯泡点亮。

结语

特斯拉就拿着发明的灯泡来到社交场所,用灯泡来照亮别人,但是特斯拉不想以这样来照耀别人。

相信未来的光明将会来到,但是特斯拉现在就继续研究高频高压电,发明出各种交流电的知识。