什么是什么

前言

　　我們的文明，以及我們的所有技術(shù)裝備，都是以電力為基礎(chǔ)的。電流進(jìn)入了每一個(gè)家庭。這些小精靈使我們的生活更加舒適，并且減輕了人們的辛勞。在工廠中，電流驅(qū)動(dòng)著機(jī)器設(shè)備；電流讓火車在廣袤的大地上行駛；如果沒(méi)有照明設(shè)備和數(shù)十個(gè)小型輔助電動(dòng)機(jī)，那么汽車也無(wú)法開(kāi)動(dòng)。在每一次出現(xiàn)電力故障時(shí)，我們會(huì)很清楚地意識(shí)到電是多么重要?！　〈送?，電是一種廣泛的自然力。它把原子束縛在一起，讓嚇人的閃電穿過(guò)云層；它還控制著我們的神經(jīng)行為，并在我們大腦中傳遞著思想。盡管經(jīng)過(guò)了幾十年的研究，這依然是一個(gè)神秘的現(xiàn)象。雖然我們知道了很多有關(guān)電的規(guī)律，但是目前還無(wú)法想象出電的微小攜帶者——電子。然而，這并不影響技術(shù)的使用?，F(xiàn)在，已經(jīng)出現(xiàn)了越來(lái)越多的應(yīng)用上的可能。　　在這本《什么是什么》中，作者為大家展示了電的研究和應(yīng)用領(lǐng)域的概貌。其中會(huì)告訴大家，在電路中如何形成電流，電池和太陽(yáng)能電池如何發(fā)揮作用，電和磁如何相互作用。本書(shū)還講到了發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)、超導(dǎo)、電磁感應(yīng)以及三相電流。此外，還介紹了不同類型的發(fā)電站，并解釋了人們?yōu)楸ＷC電流隨時(shí)安全地進(jìn)入每個(gè)家庭，都做了哪些工作。當(dāng)然，本書(shū)也包括了如何安全用電的知識(shí)?！　〔贿^(guò)，有關(guān)像無(wú)線電技術(shù)、電視機(jī)或計(jì)算機(jī)等這樣的電子應(yīng)用，本書(shū)沒(méi)有專門(mén)介紹。這屬于電子學(xué)的領(lǐng)域，因此會(huì)在《電子科技》那一冊(cè)中予以介紹。

內(nèi)容概要

在我們的日常生活中，幾乎沒(méi)有什么比電更讓人司空見(jiàn)慣。它存在于每一個(gè)電源插座中，它讓燈泡發(fā)光，讓我們的計(jì)算機(jī)、電視機(jī)、洗衣機(jī)和冰箱日夜運(yùn)行?？墒?，電到底是什么呢？著名科學(xué)記者和屢獲殊榮的科普作家雷納·科特博士，在本書(shū)中給出了全面、準(zhǔn)確和細(xì)致的答案。他向我們展示了電在大自然中的各種角色，并告訴讀者如何讓這種罕見(jiàn)的自然力為我們所用。他還講述了如何制造電流，電流如何進(jìn)入我們的家庭，以及人們應(yīng)當(dāng)怎樣保護(hù)自身不受電流的傷害等等問(wèn)題。

書(shū)籍目錄

自然力——電  人們是如何發(fā)現(xiàn)電的？  電這個(gè)名字從何而來(lái)？  避雷針是如何發(fā)明的？  電是什么？  每一種物質(zhì)中都存在電嗎？  人們摩擦琥珀時(shí)會(huì)產(chǎn)生什么現(xiàn)象？  閃電是如何形成的？運(yùn)動(dòng)中的電  我們需要電流做什么？  什么是電流？  電源插座為什么始終有兩個(gè)接口？  電池是如何產(chǎn)生電流的？  一伏特是多少？  什么是電流強(qiáng)度？  如何理解電功率？  一千瓦時(shí)是什么意思？  為什么會(huì)有電阻？  為什么燈泡會(huì)發(fā)光？  電流只能在金屬中流動(dòng)嗎？  電池是如何發(fā)明的？  蓄電池如何起作用？電和磁  銅線可以有磁性嗎？  電磁鐵如何發(fā)揮作用？  如何利用磁力產(chǎn)生電流？  最初的發(fā)電機(jī)看起來(lái)是什么樣子？  什么是交流電？  什么是直流電？  西門(mén)子發(fā)明了什么？  電動(dòng)機(jī)如何起作用？  三相電流是什么？電征服了世界  愛(ài)迪生發(fā)明了什么？  第一座電廠在哪里建成？  為什么使用交流電？  變壓器如何起作用？  交流電在傳輸電流時(shí)有什么好處？電的生產(chǎn)  如何用煤發(fā)電？  為什么燃煤電站不環(huán)保？  水電站如何工作？  在核電站中發(fā)生著什么？  為什么德國(guó)不再建造核電站？電流進(jìn)入千家萬(wàn)戶  聯(lián)合電網(wǎng)有哪些優(yōu)點(diǎn)？  德國(guó)的聯(lián)合電網(wǎng)是怎樣運(yùn)行的？  保險(xiǎn)裝置有什么作用？  電流會(huì)致人死亡嗎？  接地插頭如何防止電擊？  漏電保護(hù)器有什么作用？未來(lái)的電力供應(yīng)  如何從可再生能源中獲取電能？  太陽(yáng)能可以轉(zhuǎn)化為電能嗎？  氫能替代汽油和煤?jiǎn)幔侩姷拇笫履瓯砻~索引

章節(jié)摘錄

　　如何從可再生能源中獲取電能？　　在德國(guó)，現(xiàn)在人們使用的大約95％的電能來(lái)自熱電廠?？墒窃诮┠耆藗円呀?jīng)知道，使用像煤或石油這樣不可再生的“化石燃料”是多么錯(cuò)誤。“化石”意味著，這些原料是從遠(yuǎn)古時(shí)代就開(kāi)始在地層中積累，并且經(jīng)過(guò)了漫長(zhǎng)的地質(zhì)年代而形成的。而核能的危險(xiǎn)，現(xiàn)在讓很多人望而卻步。因此，人們?cè)谌澜绶秶鷥?nèi)尋找著環(huán)保而且可再生的能源?？稍偕茉?，就是始終可用、用之不竭的能源?！　±?，在我們的腳下就蘊(yùn)藏著巨大的熱量。在火山地區(qū)，有著從地球內(nèi)部產(chǎn)生的熱蒸汽。在全球范圍內(nèi)已經(jīng)有超過(guò)250座地?zé)岚l(fā)電廠，它們可以生產(chǎn)大約90億瓦功率的電能。大多數(shù)地?zé)犭姀S都在美國(guó)，其次是菲律賓和墨西哥?！　≡谖磥?lái)幾年里，在德國(guó)南部可能會(huì)出現(xiàn)小型地?zé)犭姀S。人們想通過(guò)鉆孔給在炎熱地層中的水加壓，來(lái)生產(chǎn)所需要的熱蒸汽。然后，再利用這些熱蒸汽來(lái)發(fā)電?！　∷κ嵌嗄陙?lái)一直使用的一種可再生能源。在全球范圍內(nèi)，現(xiàn)在有大約20％的電能通過(guò)水電站生產(chǎn)。特別是在多山的國(guó)家，能很方便使用這種清潔的能源生產(chǎn)方式?！　≡谂餐?，大約99％的電能都是這樣獲得的。在奧地利，這個(gè)比例大約是72％，在瑞士是58％。然而，在很多地區(qū)為了發(fā)電而建造的巨大水庫(kù)，經(jīng)常對(duì)環(huán)境造成不良影響，并且需要移民數(shù)百萬(wàn)人。因此，利用水力發(fā)電在很多地方阻力很大。　　在有些沿海和丘陵地區(qū)，可以利用風(fēng)能生產(chǎn)電流。人們現(xiàn)在能越來(lái)越多地看到細(xì)長(zhǎng)的、幾乎百米高的風(fēng)輪塔。每一個(gè)塔的尖端都有一個(gè)外殼，里面裝有發(fā)電機(jī)。一個(gè)直徑約60米的巨大的三葉螺旋槳，在大約三級(jí)風(fēng)以上時(shí)會(huì)自動(dòng)旋轉(zhuǎn)；一個(gè)齒輪箱會(huì)把這種轉(zhuǎn)動(dòng)傳輸給發(fā)電機(jī)。小的輔助電動(dòng)機(jī)會(huì)根據(jù)風(fēng)向和風(fēng)力調(diào)整外殼和螺旋槳。在德國(guó)，目前有大約1％的電能由風(fēng)力制造?！　√?yáng)能可以轉(zhuǎn)化為電能？　　太陽(yáng)的能量可以說(shuō)是無(wú)窮無(wú)盡，它每小時(shí)向我們地球輻射著巨大的能量，相當(dāng)于燃燒了200萬(wàn)億噸的煤。這種能量是目前世界能源消耗總量的1萬(wàn)倍?！　《嗄暌詠?lái)，人們一直在努力研究利用太陽(yáng)能電池從太陽(yáng)能中獲取能量。太陽(yáng)能電池可以直接把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，而不需要鍋爐、渦輪機(jī)和發(fā)電機(jī)?！　√?yáng)能電池是一種大有前途的新型電源，具有永久性、清潔性和靈活性三大優(yōu)點(diǎn)。太陽(yáng)能電池壽命長(zhǎng)，只要太陽(yáng)存在，太陽(yáng)能電池就可以一次投資而長(zhǎng)期使用：與火力發(fā)電、核能發(fā)電相比，太陽(yáng)能電池不會(huì)引起環(huán)境污染；太陽(yáng)能電池可以大中小并舉，大到百萬(wàn)千瓦的中型電站，小到只供一戶用的太陽(yáng)能電池組，這是別的電源無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)?！　〕Ｒ?jiàn)的閃著藍(lán)光的太陽(yáng)能電池由硅組成。硅是石英的主要成分，也是制造晶體管和計(jì)算機(jī)芯片的原料。然而，這種硅的提純比較費(fèi)力，因此價(jià)格非常高?！　〔贿^(guò)，這種情況據(jù)說(shuō)會(huì)有所改變。新一代的太陽(yáng)能電池已經(jīng)可以在實(shí)驗(yàn)室中使用。它們不需要價(jià)格昂貴的高純硅，而是由像窗戶玻璃或塑料這樣特定化合物的薄層組成。在未來(lái)幾年之內(nèi)，這種新的能源轉(zhuǎn)換裝置，可能會(huì)蓋在屋頂和其他太陽(yáng)照耀的地方，用以提供電能。　　與德國(guó)不同的是，在那些日照時(shí)間更長(zhǎng)的國(guó)家，例如在撒哈拉沙漠?？梢允占鼜?qiáng)烈的太陽(yáng)能。獲得的電能可以通過(guò)遠(yuǎn)程線路傳輸給中歐的用戶。當(dāng)然，到目前為止，這還只是一個(gè)設(shè)想，因?yàn)槌Ｒ?guī)太陽(yáng)能電池的造價(jià)太高?！　〉?，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，隨著太陽(yáng)能電池制造技術(shù)的不斷改進(jìn)，以及新的光電轉(zhuǎn)換裝置的發(fā)明，各國(guó)對(duì)環(huán)境的保護(hù)和對(duì)再生清潔能源的巨大需求，太陽(yáng)能電池仍將是利用太陽(yáng)能比較切實(shí)可行的方法，可為人類未來(lái)大規(guī)模地利用太陽(yáng)能開(kāi)辟?gòu)V闊的前景?！　淠芴娲秃兔?jiǎn)?？　　太?yáng)能電池的一個(gè)基本問(wèn)題是，在晚上我們就看不到太陽(yáng)光了。因此，人們必須能把太陽(yáng)能儲(chǔ)存起來(lái)。其中的一個(gè)辦法是利用獲得的電流電解水。在這個(gè)過(guò)程中會(huì)形成高能的氫氣，可以把它們儲(chǔ)存在巨大的罐子中，也可以通過(guò)管道或儲(chǔ)氣罐運(yùn)輸。在“未來(lái)的燃料電池電站”中，人們可以利用這些氫氣獲取電能。這樣的電廠要比常規(guī)的煤或氣體電廠產(chǎn)生的能量高得多，而且也更環(huán)保?！　资陙?lái)，燃料電池已經(jīng)在航天領(lǐng)域得到了應(yīng)用。很多研究人員致力于讓燃料電池的功率變得更大，現(xiàn)在，這方面的工作已經(jīng)取得了進(jìn)展。這些電池由在其中充有氫氣和空氣的小室組成。在一個(gè)由金屬電鍍的特殊塑料膜上，這些氣體會(huì)相互發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。在這種無(wú)噪聲和無(wú)火焰的燃燒過(guò)程中，形成了電流，同時(shí)產(chǎn)生的廢氣只是純凈的水蒸氣?！　∧壳?，在德國(guó)已經(jīng)有小型燃料電池電站投入運(yùn)行。專家希望，在未來(lái)一段時(shí)間之后，利用用之不竭的太陽(yáng)能，可以滿足大約60％的電能需求和40％的推進(jìn)燃料的需求。“太陽(yáng)能制氫”經(jīng)濟(jì)，也就是太陽(yáng)能和燃料電池的結(jié)合，可能會(huì)結(jié)束煤和石油的時(shí)代?！　≈辽?，現(xiàn)在已經(jīng)有了試驗(yàn)運(yùn)行的電動(dòng)公共汽車，它就是通過(guò)燃料電池驅(qū)動(dòng)的。不久之后，在市場(chǎng)上可能會(huì)出現(xiàn)不需要汽油的載重汽車。不過(guò)，它們裝備的不是氫氣，而是從天然氣或生物廢料中生產(chǎn)的液體甲醇。在汽車中，一個(gè)“革新者”，也就是一個(gè)“迷你化工廠”，把甲醇轉(zhuǎn)變?yōu)楦缓瑲錃獾臍怏w，并制成燃料電池。把油門(mén)加得越大，這種反應(yīng)就越劇烈。也許，燃料電池的時(shí)代現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)始了。

編輯推薦

　　在這本《什么是什么》中，作者為大家展示了電的研究和應(yīng)用領(lǐng)域的概貌。其中會(huì)告訴大家，在電路中如何形成電流，電池和太陽(yáng)能電池如何發(fā)揮作用，電和磁如何相互作用。《什么是電》還講到了發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)、超導(dǎo)、電磁感應(yīng)以及三相電流。此外，還介紹了不同類型的發(fā)電站，并解釋了人們?yōu)楸ＷC電流隨時(shí)安全地進(jìn)入每個(gè)家庭，都做了哪些工作。當(dāng)然，《什么是電》也包括了如何安全用電的知識(shí)。

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