摸不得的電

摸不得的電

警告！電非常危險！

●不要觸摸插座，不要用任何東西插入插座。

●插入或抽出插頭之前，先關(guān)閉插座開關(guān)。

●不要觸摸裸露的電線。

●不要打濕電器設(shè)備。

電是看不見的，但它無處不在：大自然，我們的家、學(xué)校以及工作場所。電已經(jīng)存在了幾十億年了，但人們能發(fā)電、控制電以及使用電的時間只有200多年。

現(xiàn)在，我們可以用各種各樣的方式發(fā)電，利用各種能源發(fā)電，例如煤、石油、天然氣、風(fēng)浪、潮汐、太陽光、地?zé)帷⒃雍朔磻?yīng)，甚至還能用垃圾發(fā)電。

全世界數(shù)十億人都離不開電，電讓人們能夠過上現(xiàn)代化的生活。想一想如果沒有電就無法做的事情：加熱、 照明、 通信、交通，還有娛樂，都離不開電的支持。沒有電，我們的生活就會截然不同。你絕對不愿過沒電的生活！

電從何處來？

電由電荷產(chǎn)生，電荷又源于原子。你和周圍的一切事物都由原子組成。原子核（位于原子中心）帶正電荷，圍繞原子核飛來飛去的電子帶負電荷。正負電荷通常彼此平衡。然而一個原子有可能獲得或失去電子，于是整個原子便帶上了電。這種電被稱為靜電，因為它僅位于一個地方。但是電子也有可能從一個原子跳躍到另一個原子那里，當(dāng)許多電子以這種方式運動的時候，就會產(chǎn)生電流。

如果沒有電

我們的日常生活中有很多東西都是有了電才能工作。如果我們從來沒有發(fā)現(xiàn)電，或是我們突然不得不過上沒電的日子，你認為我們的生活會變成什么樣子呢？你會習(xí)慣沒有燈的日子嗎？如果你的電視、電腦和電話突然無法工作了，你會做什么？再想一想，社交網(wǎng)絡(luò)也中斷了呢！哦！我的天！

如果沒有電，我們的環(huán)境有可能更寒冷、更幽暗、更枯燥，節(jié)奏會變緩，工作也會更辛苦。

想象一下一覺醒來沒有電的日子！床頭燈不亮，電子鬧鐘也不響！千萬不要睡過頭！你的手機也不能用了。

如果你的廚房里都是電器設(shè)施，你將吃不上熱騰騰的早餐，更別說熱吐司和熱飲料了。聞一聞要沖泡麥片的牛奶！沒有冰箱，牛奶很快就會變質(zhì)。

沒有了路燈，黑漆漆的早晨變得更為幽暗。而且你還得走路上學(xué)，因為小車、大巴和火車需要電才能開動。交通指示燈不亮了，你的自行車燈也不亮了。

屋里或花園里有工作需要做嗎？沒有電動工具，你將不得不依靠自己的肌肉力量和手動工具。

到了晚上，你將不得不點上一兩支蠟燭來照明。忘記看電視、玩電腦游戲或是上網(wǎng)那些事吧。感謝老天，我們至少還能讀書！

雷與閃電

千萬別在家里做這個實驗!

1752年，美國科學(xué)家本杰明·富蘭克林觀察雷雨天的雷電閃光，思考閃電是不是一種電流。他做了一次非常危險的實驗，想揭示其中的真相。他把風(fēng)箏升到雷電附近，風(fēng)箏線的尾端系上一把鐵鑰匙，再用一條干絲帶系住鑰匙。他拉住干絲帶，牢牢地拽住風(fēng)箏。但把一只手移到距離鑰匙非常近的地方時，他感到一顫。富蘭克林通過實驗證明了閃電的確是電：云團產(chǎn)生的電流會沿著浸透雨水的風(fēng)箏線傳到鑰匙上。

富蘭克林發(fā)現(xiàn)閃電可以安全地引向地面，不會破壞其所接觸的任何建筑物。于是，他發(fā)明了電導(dǎo)體。現(xiàn)在，所有高層建筑都有一條由頂部接到地面的厚厚的金屬帶或金屬棒。打雷時，電荷沿著它無害地進入大地。

早期儲電

到了18世紀末，科學(xué)家和發(fā)明家已經(jīng)證明電確實存在。但是，除非他們能夠捕捉到電并把它儲存起來，否則就無法研究它。一只死青蛙改變了這一切！意大利科學(xué)家路易吉·加爾瓦尼在解剖一只青蛙時，看到它四腿抽動，仿佛受到電擊一般。另一位意大利人亞歷山德羅·伏特，注意到那只青蛙是掛在銅鉤子上的，而加爾瓦尼使用的是鋼刀。于是他想弄明白是否使用不同金屬都可以導(dǎo)致蛙腿抽搐。這一想法啟發(fā)他造出了有史以來第一個電池。

18世紀80年代：加爾瓦尼認為電就像某種生命力一樣，是由動物肌肉產(chǎn)生的，但他錯了。伏特發(fā)現(xiàn)電是在動物體外以某種方式產(chǎn)生的，然后刺激動物肌肉，導(dǎo)致肌肉動起來。

警告！

千萬不要重復(fù)本杰明·富蘭克林的實驗！

富蘭克林活下來是非常幸運的，許多人在做這個實驗時不幸身亡。大量電荷讓雷雨云帶上電，再通過風(fēng)箏線提供的通道流向地面，恰好流經(jīng)拉住風(fēng)箏線的人！

18世紀40年代：萊頓瓶——一種儲存電荷的裝置，由埃瓦爾德·格奧爾格·馮·克萊斯特和彼得·范·穆森布羅克發(fā)明，它是一種里外都包裹著錫箔的玻璃瓶。金屬棒與里面的錫箔由鏈子連接，流向金屬棒的電荷可以給里面的錫箔充電。

1800年：亞歷山德羅·伏打制成第一個電池。他把一堆銅片和鋅片次第相連，每對薄片中間襯上用鹵水（鹽水）或酸浸濕的墊片，制成了電池。

今天：謝天謝地，你不必使用類似伏打那種用一堆濕漉漉的金屬薄片制成的電池了。現(xiàn)在的電池可以產(chǎn)生更多電流了， 而且化學(xué)物質(zhì)都安全地密封在電池內(nèi)部。

讓電工作

19世紀初，人們已經(jīng)可以發(fā)電和儲存電。這時，發(fā)明家們開始尋求使用電的新途徑。下一步的發(fā)明與一個丹麥人、兩個法國人和一個英國人有關(guān)。他們的工作帶來了電機，包括電動機和發(fā)電機，這將改變整個世界。

一如往常， 第一項發(fā)現(xiàn)純屬偶然！1819年，丹麥科學(xué)家漢斯·克里斯汀·奧斯特在哥本哈根大學(xué)給學(xué)生做驗證試驗時，獲得了出乎意料的驚人發(fā)現(xiàn)。這一發(fā)現(xiàn)改變了科學(xué)家對電和磁的思考方式，引發(fā)了一系列重要的發(fā)現(xiàn)和發(fā)明。

1819年：漢斯·克里斯汀·奧斯特在用電路加熱金屬絲時，發(fā)現(xiàn)臨近的羅盤指針動了起來。每次接通或切斷電流時，磁針都會跳動。由此奧斯特發(fā)現(xiàn)了電和磁二者之間存在聯(lián)系。

19世紀20年代：法國科學(xué)家安德烈-馬里·安培得知了奧斯特的發(fā)現(xiàn)，他開始研究電和磁，最終發(fā)現(xiàn)讓二者聯(lián)系起來的自然規(guī)律——安培定律。隨即，他創(chuàng)造了一個新的科學(xué)分支：電磁學(xué)。

1821年：邁克爾·法拉第發(fā)明了電動機。他把一根導(dǎo)線浸在一杯汞（一種液態(tài)金屬， 俗稱“水銀”）中，讓電流流過導(dǎo)線，使其繞著杯中的一個磁體轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動不太劇烈，但是仍說明電流可以引起運動。

1832年：伊波利特·皮克西是法國的儀表制造商，他發(fā)明了第一臺實用的發(fā)電機。這種發(fā)電機靠轉(zhuǎn)動手柄帶動靠近兩組導(dǎo)線線圈的磁體旋轉(zhuǎn)。磁體轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生電流，并流過導(dǎo)線線圈。

電須輸送：電必須從發(fā)電站輸送到所有需要用電的地方。電流沿著名叫輸電線路的電纜輸送出去。電壓升至數(shù)十萬伏，沿著輸電線路送出，接著降至安全電壓后進入家家戶戶。變壓器負責(zé)將電壓升高和降低。

使用綠色能源

如果為了減少二氧化碳的排放量，不想使用由礦物燃料發(fā)的電時，那么你有兩個選擇：你可以使用“綠色產(chǎn)品”，即干凈的自然能源發(fā)的電，或者核電站發(fā)的自然能源包括風(fēng)、 海浪、潮汐、陽光、地甚至植物。所有這些能源都被稱為“可再為自然界在源源不斷地更新它們。核電站反應(yīng)堆里的原子核裂變產(chǎn)生熱能，然后電。

風(fēng)力發(fā)電機是現(xiàn)代風(fēng)車，但它們不是而是用于發(fā)電。一片一片的風(fēng)力渦輪機被稱為風(fēng)電場，建造在多風(fēng)的野外。

潮汐一日兩次沖刷陸地，攜帶大量能源。潮汐能發(fā)電機通過一排閘門操縱潮汐的漲和落。當(dāng)水沖刷過那些門時，門里的渦輪就會旋轉(zhuǎn)。

地?zé)岚l(fā)電站從地底深處發(fā)掘自然熱量。發(fā)電站用水泵把水打進4,000多米深的地底，當(dāng)水流回地表時就會變得相當(dāng)熱，足以產(chǎn)生蒸汽，使發(fā)電機發(fā)電。

核電站是利用原子發(fā)生核裂變來發(fā)電。當(dāng)大質(zhì)量的鈾原子裂變時，它們以熱能的形式釋放能量，這些熱能再用來制造蒸汽。

水力發(fā)電廠通過瀑布或水流發(fā)電。在一條河上建造一座大壩，造出一個湖或水庫。水在流過大壩的時候會使驅(qū)動發(fā)電機的渦輪旋轉(zhuǎn)。

太陽能電池板是由能直接將光轉(zhuǎn)化成電的材料制造的。一種使用陽光中的熱量制造水蒸氣的特殊裝置。

波浪能發(fā)電機看起來就像漂浮的巨蛇。當(dāng)波浪起伏時，發(fā)電機各部分相連接的地方就會彎曲，這種彎曲運動產(chǎn)生的能量就轉(zhuǎn)化為電能。

拯救地球！

很多發(fā)電方式都存在缺陷。礦物燃料會污染空氣，而且它們總有一天會耗盡，再也沒有煤、石油或是天然氣！風(fēng)力渦輪機僅在有風(fēng)的時候才能工作——無風(fēng)，就無電！太陽能發(fā)電站只能在陽光明媚的時候正常運轉(zhuǎn)。而核電站會產(chǎn)生危險的放射性廢棄物， 核事故會釋放出致命的放射物。太可怕了！

你可以幫助減少發(fā)電引起的負面影響。任何時候都盡可能地節(jié)約能源，這樣就能少用電，從而也就能少發(fā)電。

世界地球日為每年的4月22日，是全球性的環(huán)境保護日，旨在讓人們參與保護環(huán)境的活動。這個活動1970年在美國開始，現(xiàn)在全世界大約有200個國家會舉辦這個活動。

選自安徽科學(xué)技術(shù)出版社《摸不得的電》

[英]伊恩·格雷厄姆 [英]羅里·沃克 高 偉 李芝穎

文 圖 譯