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+
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　　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