263 物理学之电学 3
3。电话和交换机
1876年2月14日，美国的两位发明家贝尔和格雷分别递交了电话机专利的申请，贝尔的申请书比格雷的申请书早两个小时到达，因而贝尔得到了专利权。
1878年，贝尔成立了电话公司，制造电话机，全力发展电话事业。
从发展电话业务开始，交换机就担负着重要的任务。1877年前后的交换机称为传票式交换机，话务员收到通话请求，很把传票交给另一位话务员。
其后，经过反复改进，开发出了框图式交换机，进而又开发出了自动交换方式（1879年）。
1891年，史端乔式自动交换机研制成功。至此，自动交换的愿望就算实现了。之后研究仍在继续，又经过了几个阶段才达到现在的电子交换机。
海底通信电缆
4。海底通信电缆
陆上通信网日渐完备，人们开始考虑在海底敷设通信电缆来实现跨海国家之间的通信。1840年前后，惠斯通就已经考虑到了海底电缆的问题。
海底电缆有很多问题需要解决，电缆的机械强度，绝缘及敷设方法都陆上电缆不同。
1845年，英吉利海峡海底电报公司成立，开始了从英国到加拿大并跨过多佛尔海峡到达法国的海底电缆敷设工程。
海底电缆敷设中碰到了电缆断裂等大难题，但敷设诲底电缆是时代的要求，各国都为此投稿了力量。
1851年，最早的加来…多佛尔海底电缆敷设完毕，成功地实现了通信。以此为契机，欧洲周边和美洲东部周边也敷设了许多电缆。
现在。世界上的大海里遍布着电缆，供通信使用。
4。无线通信的历史
世界上任何一个地区的信息都能显示在电视机上，这种方便是电波带给我们的。
最早的电波实验是德国的赫兹在1888年进行的。通过实验。赫兹弄清了电波和光一样，具有直线传播。反射和折射现象。
频率的单位赫兹就是来自他的名字。
1。马可尼的无线电装置
在杂志上读到过赫兹实验文章的意大利人马可尼，在1895年研制出了最早的无线电装置，利用这一装置在相隔大约3公里远的距离之间进行了莫尔斯电码通信实验。他想到了要把无线通信企业化，就成立了一个无线电报与信号公司。
尽管马可尼在无线通信领域获得了诸多成功，但由于与海底电缆公司的利益相冲突，他想在纽芬兰设立无线电报局的事遭到了反对，马可尼的反对者还不在少数。
2。高频波的产生
要实现无线通信，首先要产生稳定的高频电磁波。
达德尔采用由线圈和电容器构成的电路产生出了高频信号。但频率还不到50khz，电流也只有2~3a，比较小。
1903年，荷兰的包鲁森利用酒精蒸气电弧放电产生出了1mhz的高频波，彼得森又对其进行了改进，制成了输出功率达到1kw的装置。
其后，德国设计出了机械式高频发生装置，美国的斯特拉和费森登，德国的戈尔德施米特等人开发出了用高频交流机产生高频波的方法等，很多科学家和工程师都曾致力于高频波发生器的研究。
3。无线电话
如果传送的不是莫尔斯信号而是人的语言。那就需要有运载有信号的载波。载波必须是高频波。
1906年，美国通用电气（ge）公司的亚历山德森制成了80khz的高频信号发生装置，首次成功地进行了无线电话的实验。
用无线电话传送语音。并且要收听它，这就需要有用于发送的高频信号发生装置和用于接收的检波器。费森登设计了一种多差式接收装置，并于1913年试验成功。
达德尔设计出了以包鲁森电弧发送器为发送装置，以电解检波器为接收装置的受话器方式。在当时，由于都是采用火花振荡器，所以噪声很大，实验阶段可说是成功了，但离实用化还很远。
要想使产生的电波稳定，接收到的噪声小。还得等待电子管的出现。
4。二极管和三极管
1903年，爱迪生发现从电灯泡的热丝上飞溅出来的电子把灯泡的一部分都熏黑了。这种现象被称为爱迪生效应。
1904年，弗莱明从爱迪生效应得到启发。造出二极管，用它来进行检波。
1907年，美国的d。福雷斯特在二极管的阳极和阴极之间又加了一个叫做栅极的电极，发明了三极管。
这种三极管既可以用于放大信号电压，也可以配以适当的反馈电路产生稳定的高频信号，可说是一个划时代的电路元件。
三极管经过进一步的改进，能够产生短波，超短波等高频信号。此外，三极管具有能控制电子流的功能，随后出现的阴极射线管和示波器与此有密切的关系。
5。电池的历史
1790年，伽伐尼根据解剖青蛙实验提出了“动物电”，以此为开端，伏打发现了两种金属接触就有电产生的规律，可以说这就是电池的起源。
1799年，伏打在铜和锌之间夹入一层浸透盐水的纸，再把它们一层一层地迭起来，制成了“伏打电堆”。“电堆”的意思就是指把许多单个电池单元高高地堆在一起。
1。一次电池
一次电池放完电后不能再用的电池称为一次电池。伏打对伏电电堆做了改进，制成了伏打电池。
1836年，英国人丹尼尔在陶瓷桶里放入阳极和氧化剂，制成了丹尼尔电池。与伏打电池相比，丹尼尔电池能长时间提供电流。
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genzosimazu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。（未完待续）
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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5kw的燃料电池。
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。
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