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世界插上了电

少儿资讯 来源:央视网 2018年03月05日 14:32 A-A+ 二维码
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原标题:

  央视网消息:有一些“小家伙”成天在“通道”中旅行,给你的生活带来许多便利。不过,你既不能触碰它们,又离不开它们。没有它们的世界,现代人的生活简直无法想象,这真是既亲密又危险的关系。它们就是本书的主角—电。

  早在2000多年前,埃及人就观察到尼罗河里某些鱼会放出电流,而阿拉伯则是最先了解闪电本质的民族。除了敬畏,他们对电没有太多具体的认识。我们今天对电的了解,是那些对电学现象着迷的科学家一步一步努力而获得的结果。那么,电是如何从千里之外的发电厂来到你的家?是谁最先发现了电呢?究竟是直流电好,还是交流电厉害?爱迪生和特斯拉的争论谁输谁赢?

  我们的生活一天天变得美好,因为好奇心促使人们不断产生这样那样的疑问,然后探求解决疑问的各种方式,这个过程就是创新的过程,也是未来人才经常会使用的思维方式。如果你是个有好奇心的孩子,能够问很多问题,那么你就已经开始创造了。创造会让你的人生有用,让你周围人的人生受益和更加美好,这就是你的生命价值所在。

  究竟是谁发现了电?

  历史上人类对电的每一次里程碑似的发现,我们几乎都能找到对应的名字:伏打、安培、焦耳、瓦特、欧姆……但是,如果要问谁最先发现了电,大家或许心中都有不同的答案。

  一起来看一下都有谁来申请“电的发现者”的称号吧!

 

  申请人:威廉·吉尔伯特(William Gilbert)。出生时间和出生地:1540年出生于英国科尔切斯特。教育经历:英国剑桥大学圣约翰学院。头衔:英国伊丽莎白女王御医、英国皇家科学院物理学家。代表作:拉丁文著作《论磁石》(1600 年),书中涉及了一部分电学理论。个人自述:我,威廉·吉尔伯特,提出了地球是一块巨大磁石的学说。在我之前,人们把磁石吸引铁块、琥珀摩擦后能吸引纸屑归结为同类现象,而且无人知道其中的道理。对磁石非常着迷的我则最先提出,磁石所含的磁性效应和琥珀效 应(又称为“静电效应”)拥有不同的原理。

  我的理由是:首先,通过摩擦实验,我列出了一系列能够带静电的不同材料,以此证明琥珀并不是唯一一种具有静电摩擦性质的材料。我还把这些材料展示出的和琥珀相类似的吸引力称为“电力”(electricity),并根据琥珀的拉丁文给这些物体取了英文名字“electrics”,意为和琥珀拥有相似吸引力的物体。为了证明琥珀的吸引力现象同磁铁的吸引力现象有本质上的不同,我在列出带“琥珀性质 ”的材料名单后,接着说明“尽管对磁石进行了高强度的摩擦,但它并不具有电力吸引的性质”,因此磁石对铁的吸引力应该是有别于“电力”的力。

 

 

  申请人:本杰明·富兰克林(Benjamin Franklin)。出生时间和出生地:1706 年出生于美国马萨诸塞州波士顿。教育经历:出版社学徒,其筹备的一家学院是美国宾夕法尼亚大学 的前身。头衔:政治家、科学家,同时是出版商、印刷商、记者、作家、慈善家、 外交家、发明家,还被选为英国皇家学会院士。代表作:协助起草了美国《独立宣言》,创作的有关财富智慧的书《财 富之路》被奉为理财经典著作。

  个人自述:我对于电这种新奇的事物很感兴趣。 在我之前,人们对电和闪电的关系一直搞不清楚,我便展开了一系列的实验。至于我究竟有没有做过那流传已久的“雷电风筝实验”,还是留给历 史一个悬念吧。不过,有一位名叫托马斯·弗朗 索瓦·达利巴德的法国科学家读了我的笔记后, 就在1752 年成功地用一根 12 米左右的金属棍引发雷电放电,他还观察到了金属棒上的火花(幸好他并没有触碰那根金属棒),而另外一位受我启发的德国科学家里奇曼就没那么幸运了,他在进行大气电学实验的时候不幸触电身亡。此后,我还发明了避雷针—一根金属棒,它能够把闪电电流引入地下,避免地面建筑物遭受雷击。

 

 

  申请人:迈克尔·法拉第(Michael Faraday)。出生时间和出生地:1791年出生于英国纽因顿。教育经历:书本装订商的学徒,旁听英国皇家学会会长汉弗里·戴维爵士等人的演讲,自学成才。头衔:英国皇家学会院士、英国皇家研究院富勒里安化学教授。 获奖:科普利奖章、皇家奖章。个人自述:1831年,我发现在运动变化的磁场中的闭合铜线能够产生感应电流,也就是电磁感应,这个理论促使了发电机和电动机的诞生。在我的年代之前,人们普遍认为电只不过是科学家在实验室的“玩具”。当发电机和电动机出现之后,电逐渐进入人类生活,不管是家庭照明用电还是工厂用电,都离不开发电机。此外,我还是一个示范实验表演者。每年英国皇家研究院圣诞节为小孩子们做科学演讲的传统,就是由我发起的。据说阿尔伯特·爱因斯坦在他的墙上挂了三幅相片,其中有一幅就是我。尽管世界各国赠予我的学位头衔多达94个,但我还是偏爱科学研究工作,“电的发现者”对我来说是 再好不过的头衔了。

 

  触电

  早期科学家在对人体导电的研究实验中,他们所感知的电流强度和现代人所感知的不在同一个级别上。人体中形成电流,除人体必须是导体外,还有一个重要条件就是有电压。电压是电路两端的电位差。电压的存在使电流流动,就好像地势高低使水从高处往低处流一样。人体中某一个点和另外一点出现了电位差,是人体中能形成电流的条件之一。

  在物理学中,有一条著名的公式—欧姆定律,讲述了电流和电压的关系。这条公式因19世纪德国物理学家格奥尔格·欧姆而得名,它的现代版本是:U = IR 使人体两点间出现电压的原因很多,其中一个是接触电源。接触一定电压的电源,会使人体触电点和人体另一端产生电压,于是这两点之间就形成流动的电流。

 

  比如,一个人站在地板上接触带电的火线,而地板的电压非常小,比接触火线的手的电压小很多,于是电流会经由人体向地板流动,触电就这样发生了。 另一种发生触电的原因是跨步电压。当高压电线塔等电气设备发生故障,导线落在地面时,通电导线入地点的周围区域会具有不同的电位。距通电导线入地点越近,电位就越高。当人进入危险区域时,人的两脚如果和通电导线入地点的距离不同,两脚之间就会有电位差,即形成 一个电压,这就是跨步电压。电流一般会沿着人的一条腿经胯部流到另一条腿,与大地形成通路。在这种情况下,就算人体并没有直接接触带电物体,触电也同样会发生。

  你或许会想,人体皮肤不是拥有较大电阻,不容易导电的吗?没错,高电压只是触电的条件之一,如果人体电阻很大的话,那么高电压也无法在人体中形成致命的电流,而只有当通过 人体的电流达到一定数值时,才会对人体造成伤害。这个安全的电流一般小于10毫安(但如果电击时间过长的话,这个数值的电流也会变得不安 全)。一旦电流大于10毫安,就很有可能给人体带来伤害。所以在干燥的环境下,不会对人产生电击危险的安全电压是36伏以下。对人体来说,最危险的电流通路是从左手到胸部的路径,因为那会对心脏造成巨大伤害。

 

  安全用电提示:

  1. 查看插座背面的用电承受范围,用电器的总电流不能 超过插座的最大电流

  2. 拔掉长时间不用的电器插头

  3. 插好插头,不能松动,也不能用湿布擦拭,避免沾水

  4. 检查用电器的电线是否破损,如果电线发烫或有异味,应立即停止使用

  5. 如果电器着火,首先要切断电源,不要用手接触裸露的电线

  6. 不要随意拆卸电器和更换灯泡或灯管

  7. 要使用合格的手机、电池和充电器,以免在手机充电 过程中发生意外

  8. 最重要的是不要用潮湿的手接触插头

  直流电与交流电

  物质中含有正、负两种电荷,电荷的定向移动形成电流。任何一种发电的机器,都能够在电路的两点间制造一个电位差,即产生电压,电压使电荷在导线中定向移动,形成电流。如果电荷沿着一个不变的方向流动, 产生的电流大小恒定不变,这样的电流就称为“直流电”。由电池供应的电是直流电。电池有正负极之分,我们可以将直流电理解为电流的流动方向始终从正极到负极,电流大小不随时间发生变化。

  反之,如果电路中电流的方向和电流大小呈周期性变化,这样的电流就叫作“交流电”。 交流电的电流流动方向按照一定规律交替地变换,每秒钟交替变换的次数叫作“频率”(在电学中用 f 表示,单位为赫兹,即 Hz)。我国常用的交流电频率为 50Hz。在实际的交流电线路中,为了满足电流在闭合导体中运动所需要的电位差,就要选取一个参照点—零点作为中间点。无论何时,交流电与这个参照点之间都存在电位差,这样就能形成回路,完成电能的传输。

  我国家用电路中有两种线,分别是火线和零线,二者构成回路。家用电路的电压是 220 伏,你可以这样理解:当一端电位恒定为零时,另一端的电位一直在交替变化,最高时比这一点高 220 伏,最低时比这一点低220伏。交流电的优势在于能够很容易地升压、降压。远距离高压输电中,它能够通过变压器将电压升高,然后输送到目的地,再通过变压器将电压降低供家庭使用。

  为什么要这样做?因为当我们传输一定量的电能到远处时,只要电压高,电流就相应小了,而一旦电流变小,消耗在这段电线上的能量就明显降低,这就是低损耗输电。现在我们的家庭用电、工厂用电都是交流电,而干电池、铅蓄电池等提供的都是直流电。许多电子产品和家用电器使用的都是直流电,需要使用整流器把交流电转化为直流电。

 

  电池内部到底发生了什么?

  如果将硫酸和水混合,然后在这个混合液体中插入一块铅板和一块二氧化铅板,将它们用导线连接后,一个简易电池就做好了。硫酸在水中,电离成带正电的 氢离子及带负电的硫酸根离子。在铅板上,硫酸根离子与铅反应,生成硫酸铅并释放出两个电子。这两个电子通过外电路流到氧化铅板。这时氧化铅刚好也要和氢离子及硫酸根离子发生反应,加上这两个电子,就生成硫酸铅和水。我们知道,电子在电路中定向移动,就形成电流,那么,这持续的反应产生的源源不断的电流,就使这个“铅+硫酸+氧化铅”的组合成为电池。

  这就是普通一次电池的工作原理。不过,我们平时使用的蓄电池是如何实现反复充电使用的呢?如果给上面的简易电池连接电源,在电流的作用下,电池两极就会发生和上 面相反的化学反应,硫酸铅重新变成氧化铅和 金属铅,电池又重新处于充足电的状态,这个过程叫作“充电”。

 

  电池成灾!

  据说全球每年丢弃约150亿个废电池。电池之所以会对环境造成污染,是因为电池本身含有许多有害化学成分。一个电池也许会含有一种甚 至多种以下列出的8种金属:镉、铅、锌、锰、镍、 银、汞和锂,其中还有一些带酸性的物质。一个随意丢弃的电池,一旦其中的有毒物质泄漏出来,可能会污染地下水和土壤,进而危害人体健康。

  下面是你力所能及的事情:

  1. 尽量使用可回收电池

  2. 尽量使用可充电电池

  3. 尽量使用电源

  4.尽量把电池送去回 收站或者就近的回收箱

 

 

 

《生命价值》系列之世界插上了电

 

《生命价值》第三辑

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