他发现线圈在磁场运动中能够产生电流,从而明白了制造发电机的原理。按照这个原理,最初制造的几种发电机,其所需的磁场是用永久磁铁来提供的,用蒸汽机带动线圈转动。但这种发电机的磁场不够强,发电效率不高,所以要想推广开来也很困难。
1866年,那时德国的西门子还是一位工程师,他发明了一台发电机。这台机器能够提供强有力的电流,从而使发电机这种机器由实验中的样品,转变为用于现实生活中的产品。
以前,西门子曾在军队里当过炮兵。那时的他就对科学研究非常着迷,对新发展起来的电报表现出了异乎寻常的兴趣。1847年,他组建了以自己名字命名的公司,开始生产电报设备,建立电报线路。这家公司后来成为跨国集团。
为了解决德国电镀工业对电力的需要,1866年,公司实验室成功地研制出一项产品,即用电磁铁代替永久磁铁的自激磁场式发电机。它的发电效率高,发电容量大,为现代电力工业打下了牢固的基础。
发电机问世以后,发电厂一座座建立起来,输电网也出现了。发电机如同光明之源,它的问世,标志着人类已经步入电气化时代。
048留声机的由来
留声机又叫唱机,它的发明者是美国科学家爱迪生。它的出现与一起偶然的事件密切相关。
爱迪生曾对电气通讯问题进行过长期研究,喜欢在电报机的探索中投入大量精力。他的设想是在一个圆纸板上,用切口的方式刻上电文,再让一个个小杠杆和电开关连动起来,就能将电报自动地发送到远方。
在实验的过程中,一个有趣的现象引起他的注意:当纸板飞快地旋转时,小杠杆就传出了奇怪的声音。这是为什么呢?他不断地对此进行思考。最后他认为,这是圆纸板上刻的切口,使小杠杆振动而发出的声音。
一天,爱迪生在实验室里拿起一根短针做起了试验。他将短针竖在纸板上,用手指轻轻按住。当他对准模板讲话时,短针就颤动起来。
试验结束后,他产生了一个想法:说话的快慢高低,能使短针产生相应的不同颤动。那么,反过来,这种颤动也一定能发出原来的说话声音。
于是,爱迪生开始研究起声音重发的问题。
1877年8月15日,在实验室里,爱迪生让助手克瑞西按他所设计的图纸上的图样,制出一台由大圆筒、曲柄、两根金属小管和模板组成的怪机器。
12月,爱迪生公开进行了录音实验。他一边轻轻摇动手柄,一边对着振动膜引吭高歌,演唱了一首叫“玛利有一只小羊”的民歌:“玛丽有只小羊羔,雪球儿似的一身毛……”针尖在圆筒的锡箔上一圈又一圈地划动。
然后,爱迪生又把针尖移回到最初的位置,再使圆筒转动。结果,机器里飘出了歌声,和爱迪生刚才唱过的毫无二致。
留声机从此就问世了。第二年,爱迪生的留声机技术在巴黎博览会上荣获了发明奖。后来,爱迪生又把留声机上的大圆筒和小曲柄改进成类似时钟发条的装置,带动一个薄薄的蜡制大圆盘。
现在的留声机中,以激光唱机最为流行。这种机器是在20世纪70年代末由德国科学家开发出来的。
激光唱机需要唱臂、唱头和唱针,这就将传统唱机工作时所产生的噪音消除得一干二净了。它用激光扫描代替唱针,接上高保真放大机,人们就能听到音响了。激光唱机是集电脑、激光、数码技术三位一体的新型唱机。
049电话的由来
电话是在北美洲首先问世的,它的发明者是出生于英国苏格兰地区的科学家亚历山大·格雷厄姆·贝尔。
1874年,贝尔遇到了年仅18岁的电气技师沃特森。贝尔非常欣赏沃特森的才华,于是聘任他为自己的助手,与他一道继续展开对电话的研究。沃特森在科研方面表现得非常出众,这使得贝尔更愿意与他合作。他们默默地对电话设备进行改进,使之臻于完美。
当时,怎样使声音的机械能量变成电气能量,这是电话研究者关注的主要问题。为了使这个问题得到解决,贝尔于1875年赶到华盛顿,向电报的发明者之一、着名物理学家约瑟夫·亨利请教。
1876年2月14日,哈伯德作为贝尔的代表,向专利局提交了一份申请书,表示要争取到发明电话的专利权。而仅仅过了两个小时,另一位科学家格雷也来到专利局,同样递交了一份申请,表示他已经开始研制电话装置。
贝尔对制造电话的设想是:在随声音而振动的金属板上装上一个开关。可是由于声音的振动速度非常快,开关总是跟不上。1876年3月3日,贝尔由于一时疏忽,在金属板和开关接触的情况下进行了实验。可是竟然误打误撞地获得了成功:声音终于变成了电流。
为什么会出现这种情况呢?原来,金属板如果和开关相连,由声音引起的振动,就会在开关的线圈里产生感应电流,这就是送话器的原理。如果将这个原理反过来加以应用,就能够制成成功的受话器。电话就这样问世了。
当时,沃特森在二楼接到了贝尔的电话,他非常兴奋。第一次通过电话传递的话语,后来成为人们街谈巷议的话题。那句话是:“沃特森先生,请到这儿来,我需要你。”
不久,在费城的百年展览会上,贝尔骄傲地将他的发明展示给公众。在那里,此项发明甚至使巴西皇帝格外关注,众多的普通人更是在心里发出喝彩。1876年3月7日,贝尔对电话专利权的申请得到了批准。
但与此同时,格雷的研究也取得成功。到了1877年,发明大师爱迪生发明了碳粒送话器,也取得了专利权。那么,电话的专利权到底应当属于谁呢?三个人为了争夺专利权打起了官司。法庭也不能及时作出判断。这样,三人之间的复杂斗争就一年又一年地延续下去了。
1877年10月,一幅电话特写刊载在《科学美国人》杂志的头版。德国邮政局局长亨利希·斯蒂芬看到这本杂志,于是想得到一部电话。没过多久,他通过与伦敦电报公司经理的联系得到了一部,并在柏林和波茨坦郊区安装了多部电话。
德国商人厄恩斯特·维尔纳·西门子得知贝尔没有在德国申请专利保护,马上将电话投入大批量生产,并很快使生意扩大到德国全境。
贝尔创办了一家公司,做起了电话生意。1882年,他加入美国国籍。1892年,美国一家最大的电信公司——西方联合公司,将格雷和爱迪生的专利权购买了下来。在这之后,它与贝尔开创的公司因为争夺垄断权而进行着非常激烈的斗争。为了避免两败俱伤,西方联合公司最终作出让步,承认贝尔的全部所有权,不再插手电话事业。
而贝尔公司也必须给西方联合公司一些补偿,也就是把收入的20%向对方支付,期限为17年。至此,这场旷日持久的纠纷终于解决,贝尔成为电话的真正发明者。
050光纤通讯的由来
光的传播速度是非常快的。在中国古代,出现了“举火为号”的现象,这其实就是最原始的光通信。进入近代以后,信号弹、闪光通信等光通信形式出现。当然,这些方式在远距离通信中无法运用,超出人的视野就不灵了,更无法传送具有复杂内容的信息。
19世纪末以来,人们一直在寻找新的光通讯形式。
1880年,发明电话的美国科学家贝尔开始发送与接收光电话。到了第二年,贝尔发表论文《关于利用光线进行声音的产生与复制》,对他的光电话装置进行了如实的报导。可是这种早期光通信系统,并没有适合光通信的电磁波,通信质量不高。