|
傳動(dòng)鏈條
1864年，斯萊特獲得了一種傳動(dòng)鏈條的專(zhuān)利，這種傳動(dòng)鏈條可以看作研制一種能驅(qū)動(dòng)自行車(chē)和其他機(jī)械的精密鏈條的第一步。他在索爾福德一個(gè)工廠(chǎng)制造紡織機(jī)械鏈條。后來(lái)這家工廠(chǎng)被瑞士人雷諾德買(mǎi)去。雷諾德又于1880年獲得套筒鏈的專(zhuān)利。把套筒裝在這種鏈上，比斯萊特的設(shè)計(jì)能提供大得多的承載表面。
人們所知的最早的傳動(dòng)鏈的設(shè)計(jì)圖是達(dá)·芬奇畫(huà)的，然而不知道他畫(huà)的傳動(dòng)鏈?zhǔn)欠裾娴闹圃斐鰜?lái)了。我們從拉梅利的《不同的人工機(jī)械》一書(shū)上，可以看到公元1588年的一種抽水機(jī)的插圖，這種抽水機(jī)就是利用鏈傳動(dòng)。圖上的鏈有一個(gè)方形的鏈環(huán)，與木輪上凸出的齒相配，每一個(gè)方形鏈環(huán)都通過(guò)3個(gè)橢圓形的鏈環(huán)與下一個(gè)方形鏈環(huán)連接。
因?yàn)檫m合做傳動(dòng)鏈的金屬又稀有又昂貴，又缺乏良好的制作工具，所以傳動(dòng)鏈未能廣泛使用。然而到19世紀(jì)初期，由于工業(yè)革命的緣故，傳動(dòng)鏈獲得了較為廣泛的應(yīng)用。
后輪用鏈傳動(dòng)的最早的法國(guó)自行車(chē)是吉爾梅設(shè)計(jì)的，由梅耶和吉埃于1868年制造出來(lái)。雖然傳動(dòng)鏈已經(jīng)使用了一段時(shí)間，但主要是用于紡織機(jī)械，自行車(chē)鏈條仍然相當(dāng)差勁。后來(lái)，一個(gè)叫朱贊的法國(guó)人于1885年研制成功了所謂的“現(xiàn)代自行車(chē)”，它的兩個(gè)輪子一般大，后輪用鏈傳動(dòng)。英國(guó)人斯塔利于1885年制造出了稱(chēng)為“安全漫游者”的自行車(chē)。這種自行車(chē)有新的改進(jìn)，但后輪仍用傳動(dòng)鏈傳動(dòng)。于是考文垂成了自行車(chē)的中心，開(kāi)始了現(xiàn)代自行車(chē)的時(shí)代。后來(lái)人們又把鏈傳動(dòng)原理用于摩托車(chē)和汽車(chē)。現(xiàn)在，精確的傳動(dòng)鏈已經(jīng)成為工業(yè)機(jī)械的最重要的零件之一。
抓斗大王
幾十年來(lái)，工人們?nèi)咳斯な褂?8毫米粗的鋼絲繩在船艙內(nèi)捆扎原木，然后再用吊車(chē)吊起。年復(fù)一年，誰(shuí)也沒(méi)有想到這有什么不妥。然而有一天，有一個(gè)人卻著意要改變這種落后的狀況。他就是包起帆，人稱(chēng)“抓斗大王”。說(shuō)起他發(fā)明的抓斗，還要從血淋淋的事故說(shuō)起。
1968年，17歲的包起帆初中畢業(yè)，一場(chǎng)“文化大革命”斷送了他學(xué)文化、升高中的夢(mèng)想。他不得不到上海港木材裝卸公司報(bào)到，當(dāng)了一名裝卸工。從此，包起帆便和木頭、吊車(chē)打起了交道。夏天，船艙里悶熱難耐，他和工人們也要在里面搬運(yùn)木頭；冬天，木頭上都結(jié)了薄薄一層冰，他們也必須按時(shí)完成裝卸任務(wù)。在這樣的工作條件下，稍不留神，就會(huì)禍從天降——那些又重又粗的原木就像一只只“木老虎”，隨時(shí)有可能掙脫鋼絲繩的束縛，從高高的吊車(chē)上滑落下來(lái)，一旦砸在工人們的身上，其后果真是不堪設(shè)想。
包起帆就曾親眼目睹過(guò)這樣的慘狀。
有一天，包起帆和一位同事正在船艙內(nèi)工作，只見(jiàn)吊車(chē)吊起的大木頭在空中打轉(zhuǎn)。突在，險(xiǎn)情發(fā)生了，一根原木從吊車(chē)上滑了下來(lái)，壓在了這位同事的身上。只聽(tīng)“啊”地一聲，這位同事便在包起帆的身邊倒了下去，鮮紅的血液從嘴里吐出。經(jīng)過(guò)醫(yī)生的檢查，砸下的原木壓斷了這位同事10多根肋骨。
這種事故在包起帆的身邊是經(jīng)常發(fā)生的，從他進(jìn)公司以后，就有500多人受重傷或輕傷，10多人死亡。
同樣的事故也在包起帆的身上發(fā)生過(guò)。那是1974年春天的某一天，包起帆正在船艙里拉著鋼絲繩捆扎原木，就在他把鋼絲繩掛上吊鉤的一剎那間，掛鉤升起來(lái)了，將他的左手大拇指連同手套都拉碎，鮮血直流，手上露出了白白的骨頭。傷好了以后，包起帆重新進(jìn)入船艙裝卸原木，不料又被木頭砸傷了腳腿。
面對(duì)此情此景，包起帆心想：“這種落后的裝卸方法勞動(dòng)強(qiáng)度高，生產(chǎn)效率低，真是一只令人畏懼的 ‘老虎口’啊！我一定要想點(diǎn)辦法，治一治這只 ‘木老虎’！”
由于傷病在身，包起帆不得不離開(kāi)自己灑了多年血汗的工作崗位，來(lái)到了機(jī)修車(chē)間當(dāng)修理工。包起帆就是這樣，到哪里都想有所作為。于是，他到新華書(shū)店去買(mǎi)了許多書(shū)籍——《機(jī)械制圖》、《車(chē)工基礎(chǔ)》等，然而，對(duì)一個(gè)文化水平只有初中二年級(jí)的人來(lái)說(shuō)，要讀懂讀通這一本本厚厚的書(shū)，談何容易啊！包起帆真想有一個(gè)重新學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，補(bǔ)上科學(xué)文化這一課。
機(jī)會(huì)終于來(lái)了。1978年，大學(xué)恢復(fù)了招考，包起帆如愿以?xún)敚既×松虾Ｊ械诙I(yè)大學(xué)。當(dāng)然，他讀的是半脫產(chǎn)的業(yè)余大學(xué)，4天脫產(chǎn)學(xué)習(xí)，2天工作。
從初中二年級(jí)的水平一下要躍到大學(xué)，其困難是可想而知。然而，包起帆卻知難而進(jìn)。三角函數(shù)、解析幾何雖然是第一次碰到，但是人家做10道習(xí)題，他就做20道、30道；電學(xué)、光學(xué)、力學(xué)盡管理解起來(lái)有困難，但是人家復(fù)習(xí)1遍，他就復(fù)習(xí)2遍、3遍……功夫不負(fù)有心人，學(xué)習(xí)上的困難在一點(diǎn)點(diǎn)地克服、一步步地后退，而包起帆卻在一天天地進(jìn)步。
為了補(bǔ)上初中、高中的知識(shí)，他特地到書(shū)店買(mǎi)來(lái)了數(shù)理化自學(xué)叢書(shū)，每天晚上做完功課后就從基礎(chǔ)知識(shí)補(bǔ)起。包起帆還摸索出一套他自己的學(xué)習(xí)方法呢，他把厚厚的書(shū)本拆成薄薄的幾本，揣在口袋里，走到哪里學(xué)到哪里，馬路邊、車(chē)站上、汽車(chē)?yán)铩辛阈堑臅r(shí)間都被他利用了起來(lái)。就這樣，包起帆終于跟上了學(xué)習(xí)的步伐。
就是在拚命讀書(shū)的時(shí)候，包起帆也沒(méi)有忘記治服“木老虎”的使命。
平時(shí)，包起帆常常在碼頭邊散步，看到別的公司在裝卸黃沙、石子時(shí)都是用抓斗，一上一下，一張一合，非常自如。于是，他想：黃沙、石頭能用抓斗，為什么木頭就不能用抓斗呢？對(duì)！我得制造一種安全的能抓木頭的抓斗。
他利用讀書(shū)的空閑，又來(lái)到自己工作過(guò)好幾年的船艙調(diào)查研究；他還到圖書(shū)館、情報(bào)所、資料室查數(shù)據(jù)、找公式；回到家里，他還用硬紙板做成各式各樣的抓斗模型……
一次次的試驗(yàn)，一次次的失敗，關(guān)鍵都在抓斗的開(kāi)閉結(jié)構(gòu)：抓木頭時(shí)，它必須張大口；抓起木頭時(shí)，它又必須緊閉口，將木頭緊緊夾住，不讓木頭滑脫。
有一天，包起帆將自家的縫紉機(jī)零件拆下來(lái)，做成了一個(gè)小抓斗，再用兩根繩子代替起重索，一上一下地來(lái)回放松、收緊，嘿！這小玩意兒竟然能夠抓起東西了。
經(jīng)過(guò)緊張地畫(huà)圖設(shè)計(jì)、制造加工，包起帆終于夢(mèng)想成真。第一只木材抓斗發(fā)明成功了！時(shí)間是1981年10月，這是包起帆永遠(yuǎn)難忘的一天，他眼看著自己發(fā)明的抓斗輕松自如地裝卸著原木，心中涌起了一股自豪感。
包起帆發(fā)明的第一種抓斗叫“雙索門(mén)機(jī)抓斗”，它是用兩根起重索使抓斗打開(kāi)和閉合的。有了這種抓斗，工人們終于從“老虎口”中解放了出來(lái)。
這項(xiàng)發(fā)明不僅使包起帆獲得了國(guó)家發(fā)明獎(jiǎng)，還使他榮獲了第16屆日內(nèi)瓦國(guó)際發(fā)明銀獎(jiǎng)呢！
大學(xué)畢業(yè)以后，包起帆調(diào)到了公司技術(shù)科當(dāng)技術(shù)員，這更使他如魚(yú)得水，幾乎每年都有新的發(fā)明問(wèn)世。
1983年10月，包起帆被推選為工會(huì)代表，赴京參加全國(guó)總工會(huì)召開(kāi)的
“十大”。在開(kāi)幕式上，他忽然發(fā)現(xiàn)大會(huì)發(fā)給每位代表用作記錄的圓球筆的伸縮結(jié)構(gòu)十分靈活，“哎，這個(gè)結(jié)構(gòu)能不能用到我的抓斗上去呢？”真所謂
“心有靈犀一點(diǎn)通”。正是這枝普普通通的圓珠筆，使包起帆想到可以將“雙索抓斗”改為“單索抓斗”，用一根繩索就可以完成打開(kāi)、閉合抓斗兩個(gè)動(dòng)作了。
晚上，代表們都去看電影了，而包起帆卻呆在宿舍里拿著這枝圓珠筆出了神，這枝圓珠筆是怎樣的結(jié)構(gòu)呢？一連幾個(gè)晚上，他都沒(méi)有得出什么結(jié)論。
一回到上海，包起帆就直奔黃浦江西岸的一家圓珠筆廠(chǎng)，向工人請(qǐng)教圓珠筆芯伸縮的奧秘。但是，接待他的人以為他是同行，是來(lái)竊取情報(bào)的，對(duì)他十分冷淡。包起帆仍不死心，去公司開(kāi)了介紹信，還是不管用。后來(lái)，他又幾次登門(mén)求教，終于感動(dòng)了圓珠筆廠(chǎng)的接待人員。當(dāng)他們知道包起帆是為了搞抓斗發(fā)明，才希望弄懂圓珠筆芯的伸縮原理，別無(wú)他意時(shí)，接待人員才把“秘密”告訴了他。
包起帆如獲至寶，立刻投入了緊張的發(fā)明之中。他和工人們?cè)谠囼?yàn)現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)工作了3天3夜，連春節(jié)也是在碼頭上度過(guò)的。就這樣，“單索抓斗”誕生了！只見(jiàn)兩對(duì)平行的爪子，插進(jìn)原木堆里，原木就順勢(shì)滾到抓斗里，起吊工輕輕起動(dòng)單索抓斗，被夾得緊緊的原木，立刻就成捆成捆地從船艙里抓了上來(lái)。
一種新的抓斗終于在包起帆的刻苦鉆研下誕生了。
傳送帶
現(xiàn)代工業(yè)的大規(guī)模生產(chǎn)主要依靠傳送帶。
亨利·福特設(shè)計(jì)了第一條大型“裝配線(xiàn)”，用來(lái)大規(guī)模地生產(chǎn)著名的T型福特牌汽車(chē)（這種車(chē)是1908年開(kāi)始生產(chǎn)的）。在大多數(shù)歐洲汽車(chē)還用手工制造時(shí)，專(zhuān)門(mén)為大規(guī)模生產(chǎn)安裝的傳送帶是福特新建的汽車(chē)廠(chǎng)的心臟。它有1／5英里長(zhǎng)，然而這種想法卻是基于可替換的部件。可替換的部件可追溯到工業(yè)革命的初期。
1789年，美國(guó)教師惠特尼（軋花機(jī)的發(fā)明者）跟政府訂了一項(xiàng)合同：在15個(gè)月內(nèi)向政府交10000支滑膛槍。如果采取傳統(tǒng)的方法，讓造槍工人從頭到尾一支槍一支槍地造，在15個(gè)月內(nèi)要造這么多的槍是不可設(shè)想的。因此惠特尼想出了一個(gè)新主意，把造槍的工作化整為零，每一個(gè)工人都用一種連續(xù)的操作生產(chǎn)一種部件，而所有的部件都必須制造得很精確，能夠互相替換。
在那時(shí)，它是一種完全新的系統(tǒng)，需要新的工具。為此，惠特尼設(shè)計(jì)了使工人便于使用銼刀的夾具，在適當(dāng)?shù)牡胤娇摄@多達(dá)12個(gè)孔的型板，使生產(chǎn)的工件不至于太長(zhǎng)或太短的固定在車(chē)床上的機(jī)械止動(dòng)器，用來(lái)鑄造各種部件的鑄模。惠特尼帶了若干個(gè)袋子，每個(gè)袋子里裝著10個(gè)同樣的部件，到費(fèi)城的財(cái)政局去，叫財(cái)政局的官員在每一個(gè)袋子里任意拿出一個(gè)部件來(lái)。他用這些部件當(dāng)著這些官員的面裝成了一支完整的槍。惠特尼證明這種系統(tǒng)是非常有效的。比能“很好地裝配”更令人驚異的事情是，他用事實(shí)證明不用熟練的軍械工人制造的部件，而是用半熟練的機(jī)械工人制造的部件，也能在很短的時(shí)間內(nèi)裝配起來(lái)。
對(duì)福特有幫助的另一個(gè)重要因素是皮帶運(yùn)輸機(jī)的發(fā)展，這種機(jī)器在整個(gè)19世紀(jì)都在發(fā)展，主要是用來(lái)在港口運(yùn)輸大宗貨物。利物浦在1868年安裝了第一臺(tái)大型的糧食傳送機(jī)。而福特則用他的裝配線(xiàn)把正在裝配的汽車(chē)連續(xù)不斷地從一個(gè)工人傳給另一個(gè)工人。每一個(gè)有工具和部件的工人，必須在給定的時(shí)間內(nèi)干完一件工作。工人不斷地干活兒，工件不停地傳送。電學(xué)儀器設(shè)備
電流計(jì)的發(fā)明
1780年的一天，當(dāng)伽伐尼（意大利波倫亞的一位醫(yī)學(xué)教授）在自己的家里給學(xué)生們講課的時(shí)候，他的妻子正在隔壁的廚房里用他的解剖刀來(lái)剝青蛙皮。她一邊干活兒，一邊聽(tīng)丈夫講課，不覺(jué)聽(tīng)得出了神，手術(shù)刀從手里滑落到了放在鋅板上的青蛙的腿上。青蛙突然急促地抽動(dòng)起來(lái)，嚇得西格蘿娜·伽伐尼一聲驚叫。伽伐尼教授急忙跑進(jìn)廚房，看發(fā)生了什么事。經(jīng)過(guò)一番研究之后，他立即向?qū)W生們宣布：“我有一個(gè)偉大的發(fā)現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)了動(dòng)物電——生命的本源！”
然而他并沒(méi)有作出什么偉大的發(fā)現(xiàn)。他終生都堅(jiān)持這種錯(cuò)誤的看法，用死青蛙作了無(wú)數(shù)的實(shí)驗(yàn)，當(dāng)然，什么也沒(méi)有證實(shí)。然而這卻使他的聲名傳遍了歐洲，使他的名字永遠(yuǎn)跟“電鍍”、“驗(yàn)電器”和“電流計(jì)”這些術(shù)語(yǔ)聯(lián)在一起了。帕維亞的伏打——一個(gè)比伽伐尼更偉大的科學(xué)家——正確地解釋了這種神秘的現(xiàn)象。伏打說(shuō)：抽動(dòng)的青蛙并沒(méi)有證明什么”生命的本源”，只起了電的導(dǎo)體的作用；解剖刀是鋼制的，板是鋅制的——這倒是更重要的因素。伏打指出，用一個(gè)潮濕的導(dǎo)體把兩種不同的金屬隔開(kāi)時(shí)便會(huì)有電流流動(dòng)。青蛙大腿的抽動(dòng)只表明有電流存在。伏打在這個(gè)發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上發(fā)明了第一個(gè)電池——伏打電堆。然而伏打電堆產(chǎn)生的電卻被荒謬地稱(chēng)為“伽伐尼電”。
那是1800年的事情，從那以后，科學(xué)家們就有了一種供做實(shí)驗(yàn)用的有效電源。長(zhǎng)期以來(lái)，他們一直懷疑電與磁之間存在著某種關(guān)系。1819年，丹麥物理學(xué)家?jiàn)W斯特偶然發(fā)現(xiàn)，把一根有電流通過(guò)的鐵絲拿近航海羅盤(pán)時(shí)，羅盤(pán)的指針會(huì)猛烈搖擺。由電流產(chǎn)生的這種磁效應(yīng)，成了一種用來(lái)測(cè)量低壓電流的儀器（電流計(jì)）的基本原理。
19世紀(jì)20年代，電流計(jì)被各種研究人員發(fā)展成了各種各樣的形式，并為德國(guó)格廷根天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)高斯首先用來(lái)派上實(shí)際用場(chǎng)。1832年，他發(fā)明了最初的電報(bào) （雖然法國(guó)科學(xué)家安培在此之前已提出了這種想法）。高斯利用靠近電流的磁針會(huì)偏轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，通過(guò)一根鐵絲把信號(hào)從家里輸送到天文臺(tái)。這種電流計(jì)稱(chēng)為動(dòng)磁式電流計(jì)。然而現(xiàn)在應(yīng)用得最廣泛的卻是動(dòng)圈式電流計(jì)或鏡式電流計(jì)。它由一個(gè)用細(xì)金屬絲緊密地繞成的一個(gè)線(xiàn)圈組成，線(xiàn)圈懸于一個(gè)磁場(chǎng)中。當(dāng)電流接通時(shí)，施于線(xiàn)圈上的“轉(zhuǎn)矩”為懸置導(dǎo)絲的“扭力”所平衡，偏轉(zhuǎn)角的測(cè)量由裝在線(xiàn)圈上的一面鏡子的方位、一盞小燈和能讀出電流單位 （安培數(shù)）的表來(lái)進(jìn)行。
1866年在歐洲和美洲之間敷設(shè)第一條激動(dòng)人心的永久性電報(bào)電纜時(shí)（在1858年曾敷設(shè)過(guò)一次，但是失敗了），鏡式電流計(jì)起了決定性的作用。杰出的英國(guó)科學(xué)家湯姆孫教授——后來(lái)稱(chēng)為開(kāi)耳芬勛爵——在敷設(shè)電纜的船“偉大的東方號(hào)”上利用電流計(jì)來(lái)不斷地檢測(cè)流經(jīng)電纜的電流（如果有電流的話(huà)）的大小。橫跨大西洋的海底電纜有2500英里長(zhǎng)，從電報(bào)信號(hào)轉(zhuǎn)變成的電流，從大西洋的彼岸傳到岸上時(shí)，當(dāng)然已經(jīng)是非常微弱了，因此，湯姆孫設(shè)計(jì)的是最靈敏的電流計(jì)。他使用的記錄器叫“虹吸記錄器”，包括一根極細(xì)的玻璃虹吸管，黑水由于毛細(xì)作用可在管內(nèi)流動(dòng)，把到達(dá)的信號(hào)記錄在紙帶上。拾取信號(hào)的電流計(jì)本身由一個(gè)用極細(xì)的金屬絲繞成的線(xiàn)圈組成，線(xiàn)圈懸置于一個(gè)馬蹄形磁鐵的兩個(gè)磁極之間。沒(méi)有湯姆孫的虹吸記錄器，要在這兩個(gè)大陸之間保持可靠的電報(bào)服務(wù)，而且保持了這許多年，簡(jiǎn)直是不可能的。
蛙腿的啟示
意大利波洛尼亞大學(xué)解剖學(xué)教授伽伐尼有一個(gè)設(shè)備完善的實(shí)驗(yàn)室。室里有許多標(biāo)本、解剖用具；還有像起電機(jī)、萊頓瓶等電器設(shè)備。伽伐尼早年學(xué)習(xí)神學(xué)，后來(lái)學(xué)醫(yī)，成為人體、疾病和治療方面的權(quán)威學(xué)者。
1786年的一天，伽伐尼指導(dǎo)學(xué)生解剖。有一位調(diào)皮的學(xué)生沒(méi)有認(rèn)真地做實(shí)驗(yàn)，反倒對(duì)旁邊的起電機(jī)發(fā)生了興趣，他趁教授不注意的時(shí)候搖起了起電機(jī)，突然啪的一聲起電機(jī)和盛蛙腿的銅盤(pán)打出一個(gè)大火花，把這個(gè)學(xué)生嚇了一跳。伽伐尼和同學(xué)們都轉(zhuǎn)過(guò)身來(lái)，但是此時(shí)一個(gè)更奇怪的現(xiàn)象引起了大家的注意，擺在金屬盤(pán)里的蛙腿隨著電擊抽動(dòng)了一下，教授的眼睛瞪大了，他顧不上批評(píng)這位淘氣的學(xué)生，而讓他從新?lián)u動(dòng)起電機(jī)，全體同學(xué)都注視著那個(gè)蛙腿，啪的一聲銅盤(pán)上又打出一個(gè)大火花，蛙腿隨著電擊又抽動(dòng)了一下，學(xué)生們你看我、我看你地議論紛紛。
伽伐尼走過(guò)來(lái)，用解剖刀的刀尖翻動(dòng)一下蛙腿打算探個(gè)究竟，此時(shí)蛙腿像活了一樣忽然又跳動(dòng)了一下，這可又使伽伐尼大吃一驚，他用顫抖的手又觸動(dòng)一下蛙腿，果然又引起蛙腿肌肉的抽搐。實(shí)驗(yàn)課再也不能正常地進(jìn)行下去了，同學(xué)們都回到自己的桌子上用解剖刀去觸動(dòng)蛙腿希望能看到同樣的現(xiàn)象，不過(guò)有的學(xué)生能使蛙腿抽動(dòng)。有的則不能，課堂里像開(kāi)了鍋一樣，同學(xué)們?cè)趯?shí)驗(yàn)室里跑來(lái)跑去，伽伐尼也顧不上去管學(xué)生，只是滿(mǎn)腹疑惑地用解剖刀去觸動(dòng)蛙腿，直到下課鈴聲響。
盡管伽伐尼不明白其中的道理，但是他像一切科學(xué)家一樣不放過(guò)任何偶然現(xiàn)象。他花費(fèi)了11年的工夫去研究這件事。
有一天，伽伐尼用銅絲勾住蛙腿把一些蛙腿掛到陽(yáng)臺(tái)的鐵欄桿上去晾干，一陣微風(fēng)吹來(lái)，蛙腿在欄桿上蕩來(lái)蕩去，伽伐尼發(fā)現(xiàn)蛙腿每次碰到鐵欄桿時(shí)都要抽搐一下，這個(gè)偶然事件又引起他的思考。他目不轉(zhuǎn)睛地注視著這個(gè)怪現(xiàn)象。忽然產(chǎn)生了一個(gè)念頭：蛙腿的電是來(lái)自大氣中和生物體中，但是這是一個(gè)錯(cuò)誤的結(jié)論。
有一個(gè)最不肯接受“生物電”的人就是伽伐尼的同胞意大利帕維亞大學(xué)的物理學(xué)權(quán)威伏打，伏打的性格比較內(nèi)向，幼年時(shí)是一個(gè)十分安靜的孩子，他4歲才會(huì)說(shuō)話(huà)，家里人曾認(rèn)為他智力遲鈍，但到了7歲，他就趕上并超過(guò)了其他學(xué)生，14歲時(shí)就決心當(dāng)一名物理學(xué)家。因此，伏打從小養(yǎng)成了善于思考和不盲從的習(xí)慣。伏打在戳蛙腿時(shí)注意到，只用一種金屬或不用金屬時(shí)蛙腿是不抽動(dòng)的，只有兩種金屬同時(shí)存在的時(shí)候，蛙腿才會(huì)抽動(dòng)。這個(gè)現(xiàn)象伽伐尼已觀(guān)察到了，但是并不理解，這個(gè)現(xiàn)象卻引起伏打的深思，他覺(jué)得似乎真理就在這里面。
伏打用兩種金屬制作了一根彎棒，一頭是鋼，一頭是鐵，中間連在一起。他把一頭放在嘴里、另一頭靠在眼睛上，當(dāng)金屬棒和眼睛接觸的一瞬間，眼睛里有一閃的亮光。如果是同一種金屬做成的棒就不會(huì)有這種現(xiàn)象。還有一次他用舌頭舔著一個(gè)金幣和一個(gè)銀幣，當(dāng)用一根導(dǎo)線(xiàn)把金幣和銀幣接通時(shí)，舌頭就會(huì)嘗到苦味。這些現(xiàn)象伏打認(rèn)為都是電造成的。而不是生物特有的，但是，電是從哪里來(lái)的呢？
他想可能是從兩種金屬加唾液來(lái)的。唾液是一種復(fù)雜的化學(xué)物質(zhì)，它能使金屬生銹，在這種化學(xué)反應(yīng)中會(huì)不會(huì)產(chǎn)生電呢？
他在兩種金屬片之間夾上一層飽含鹽水的布片，電立即加強(qiáng)了許多倍！而且能輸出穩(wěn)定的電流。
“成功了！”
伏打高興極了。
“是化學(xué)反應(yīng)！化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生了電，蛙腿的抽搐只是對(duì)電的檢驗(yàn)，起了驗(yàn)電器的作用。”
他明白了腿蛙抽動(dòng)的真正原因：腿蛙中含有水和鹽類(lèi)，鋼制的解剖刀和銅盤(pán)是兩種金屬，當(dāng)兩種金屬中間有鹽類(lèi)物質(zhì)的時(shí)候就會(huì)產(chǎn)生電，與蛙腿本身無(wú)關(guān)。不用蛙腿換一個(gè)別的方法也能檢驗(yàn)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的電流。
伏打進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)，他用了銅片和鍍鋅的鐵片交替放置，中間再用一層層在鹽溶液里泡過(guò)的布片隔開(kāi)，制成了一種稱(chēng)為“伏打電堆”的東西，這就是現(xiàn)代電池的原形。
電池后來(lái)又經(jīng)過(guò)許多科學(xué)家的改進(jìn)，1887年，英國(guó)人赫爾森發(fā)明了第一塊干電池，使電池便于攜帶，干電池中的電解液是一種黏稠狀的物質(zhì)，所以液體不會(huì)溢出。
從電變磁到電磁鐵
19世紀(jì)初期，丹麥物理學(xué)家?jiàn)W斯特在對(duì)伏打電池改進(jìn)時(shí)，曾對(duì)電流做過(guò)各種研究，還特別研究了電與磁之間的關(guān)系。
有一次，他在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)當(dāng)電流流過(guò)銅絲時(shí)，放置在銅絲旁邊的磁針產(chǎn)生了哆哆嗦嗦的抖動(dòng)。奧斯特感到很驚奇，不知磁針為什么會(huì)擺動(dòng)。于是，他重復(fù)進(jìn)行試驗(yàn)，以查找磁針抖動(dòng)的原因。
他將磁針平行地放置在銅絲下面，當(dāng)銅絲中有電流通過(guò)時(shí)，磁針確實(shí)發(fā)出廠(chǎng)擺動(dòng)；而當(dāng)把磁針平行地放在銅絲上面，并給銅絲通電時(shí)，磁針又向相反的方向擺動(dòng)；當(dāng)磁針與銅絲很接近時(shí)，磁針擺動(dòng)的角度最大，達(dá)45°；而在磁針逐漸離開(kāi)銅絲時(shí)，磁針擺動(dòng)的角度也隨之逐漸減小。
接著，奧斯特還用鐵絲、黃銅絲代替銅絲進(jìn)行同樣的試驗(yàn)，但所得結(jié)果也是一樣的。隨后，他又在磁針與銅絲之間放置玻璃板、水和木板等，進(jìn)行仔細(xì)觀(guān)察。盡管如此，磁針的偏轉(zhuǎn)擺動(dòng)仍然不變。
奧斯特對(duì)這些試驗(yàn)進(jìn)行了分析研究，得到了這樣的結(jié)論：當(dāng)電流流過(guò)導(dǎo)線(xiàn)時(shí)，在導(dǎo)線(xiàn)附近產(chǎn)生了像磁鐵那樣的磁性，即電流也具有和磁鐵一樣的磁力。1820年，他發(fā)表了這一研究成果，引起學(xué)者們重視與注意，也為電磁鐵的發(fā)明揭開(kāi)了序幕。
后來(lái)，法國(guó)物理學(xué)家安培根據(jù)奧斯特的發(fā)現(xiàn)作了更深入的研究。他在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在兩條平行的銅線(xiàn)中，如果流過(guò)方向相反的電流時(shí)，就會(huì)看到兩條銅線(xiàn)互相吸引而靠近；而流過(guò)方向相同的電流時(shí)，兩條銅線(xiàn)相互排斥而遠(yuǎn)離。安培還通過(guò)這個(gè)試驗(yàn)建立了電磁學(xué)計(jì)算中最常用的公式，即人們常說(shuō)的安培定律。但更為重要的是，安培得到了這樣獨(dú)到的見(jiàn)解：用通過(guò)電流的線(xiàn)圈完全可以代替磁鐵的作用。
除安培外，當(dāng)時(shí)的法國(guó)科學(xué)家蓋呂薩克也對(duì)奧斯特的試驗(yàn)進(jìn)行了研究。他也制作了像安培那樣的線(xiàn)圈，并在線(xiàn)圈中掛了一枚鋼針。當(dāng)電流通過(guò)線(xiàn)圈時(shí)，他發(fā)現(xiàn)鋼針竟被磁化了，變成了永久磁鐵。
到了1825年，英國(guó)人斯特金用軟鐵棒代替放在線(xiàn)圈中的鋼針做試驗(yàn)，結(jié)果軟鐵棒也變成了和鋼針一樣的磁體。但當(dāng)切斷電流時(shí)，和鋼針不同的是，軟鐵棒卻未能變成永久磁鐵。斯特金覺(jué)得挺有趣。他想，如果將流經(jīng)線(xiàn)圈的電流交替地接通、切斷，有電流時(shí)軟鐵棒即有磁性，而切斷電流后軟鐵棒的磁性就消失，這不正好符合人們所需要的那種“通電變磁鐵”嗎！于是，他深入鉆研，終于發(fā)明了電磁鐵。
斯特金發(fā)明的電磁鐵，是將軟鐵棒做成U字形，即我們平常說(shuō)的馬蹄形，然后涂上清漆，再在上面繞上18圈左右的銅線(xiàn)。
當(dāng)斯特金制成電磁鐵后，美國(guó)青年學(xué)者亨利給予了很高的評(píng)價(jià)，并對(duì)斯特金的電磁鐵進(jìn)行了改進(jìn)。亨利不是在軟鐵棒上涂清漆，而是往軟鐵棒上繞絕緣導(dǎo)線(xiàn)，這樣制成的電磁鐵有更強(qiáng)的磁力。
電磁鐵發(fā)明后不久，發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)便相繼問(wèn)世，它們都采用了U形電磁鐵作為主要組成部分。由此可知電磁鐵發(fā)明的重要意義了。另外，現(xiàn)在許多電磁式儀表，以及速度達(dá)到每小時(shí)幾百千米高速磁懸浮列車(chē)等，也都是電磁鐵的“用武之地”。因此，電磁鐵還有著燦爛的發(fā)展前景。
彈簧展-2015第十六屆廣州國(guó)際彈簧工業(yè)展覽會(huì)-全球最大彈簧展會(huì)-巨浪展覽-The 16th China(Guangzhou)Int’l
Spring Industry Exhibition
|
