什么是什么

前言

　　我們的文明，以及我們的所有技術裝備，都是以電力為基礎的。電流進入了每一個家庭。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，電流驅動著機器設備；電流讓火車在廣袤的大地上行駛；如果沒有照明設備和數(shù)十個小型輔助電動機，那么汽車也無法開動。在每一次出現(xiàn)電力故障時，我們會很清楚地意識到電是多么重要。　　此外，電是一種廣泛的自然力。它把原子束縛在一起，讓嚇人的閃電穿過云層；它還控制著我們的神經行為，并在我們大腦中傳遞著思想。盡管經過了幾十年的研究，這依然是一個神秘的現(xiàn)象。雖然我們知道了很多有關電的規(guī)律，但是目前還無法想象出電的微小攜帶者——電子。然而，這并不影響技術的使用。現(xiàn)在，已經出現(xiàn)了越來越多的應用上的可能?！　≡谶@本《什么是什么》中，作者為大家展示了電的研究和應用領域的概貌。其中會告訴大家，在電路中如何形成電流，電池和太陽能電池如何發(fā)揮作用，電和磁如何相互作用。本書還講到了發(fā)電機和電動機、超導、電磁感應以及三相電流。此外，還介紹了不同類型的發(fā)電站，并解釋了人們?yōu)楸ＷC電流隨時安全地進入每個家庭，都做了哪些工作。當然，本書也包括了如何安全用電的知識?！　〔贿^，有關像無線電技術、電視機或計算機等這樣的電子應用，本書沒有專門介紹。這屬于電子學的領域，因此會在《電子科技》那一冊中予以介紹。

內容概要

在我們的日常生活中，幾乎沒有什么比電更讓人司空見慣。它存在于每一個電源插座中，它讓燈泡發(fā)光，讓我們的計算機、電視機、洗衣機和冰箱日夜運行?？墒牵姷降资鞘裁茨?？著名科學記者和屢獲殊榮的科普作家雷納·科特博士，在本書中給出了全面、準確和細致的答案。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，電流如何進入我們的家庭，以及人們應當怎樣保護自身不受電流的傷害等等問題。

書籍目錄

自然力——電  人們是如何發(fā)現(xiàn)電的？  電這個名字從何而來？  避雷針是如何發(fā)明的？  電是什么？  每一種物質中都存在電嗎？  人們摩擦琥珀時會產生什么現(xiàn)象？  閃電是如何形成的？運動中的電  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接口？  電池是如何產生電流的？  一伏特是多少？  什么是電流強度？  如何理解電功率？  一千瓦時是什么意思？  為什么會有電阻？  為什么燈泡會發(fā)光？  電流只能在金屬中流動嗎？  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？  如何利用磁力產生電流？  最初的發(fā)電機看起來是什么樣子？  什么是交流電？  什么是直流電？  西門子發(fā)明了什么？  電動機如何起作用？  三相電流是什么？電征服了世界  愛迪生發(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有什么好處？電的生產  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？  為什么德國不再建造核電站？電流進入千家萬戶  聯(lián)合電網(wǎng)有哪些優(yōu)點？  德國的聯(lián)合電網(wǎng)是怎樣運行的？  保險裝置有什么作用？  電流會致人死亡嗎？  接地插頭如何防止電擊？  漏電保護器有什么作用？未來的電力供應  如何從可再生能源中獲取電能？  太陽能可以轉化為電能嗎？  氫能替代汽油和煤嗎？電的大事年表名詞索引

章節(jié)摘錄

　　如何從可再生能源中獲取電能？　　在德國，現(xiàn)在人們使用的大約95％的電能來自熱電廠?？墒窃诮┠耆藗円呀浿溃褂孟衩夯蚴瓦@樣不可再生的“化石燃料”是多么錯誤。“化石”意味著，這些原料是從遠古時代就開始在地層中積累，并且經過了漫長的地質年代而形成的。而核能的危險，現(xiàn)在讓很多人望而卻步。因此，人們在全世界范圍內尋找著環(huán)保而且可再生的能源?？稍偕茉矗褪鞘冀K可用、用之不竭的能源?！　±纾谖覀兊哪_下就蘊藏著巨大的熱量。在火山地區(qū)，有著從地球內部產生的熱蒸汽。在全球范圍內已經有超過250座地熱發(fā)電廠，它們可以生產大約90億瓦功率的電能。大多數(shù)地熱電廠都在美國，其次是菲律賓和墨西哥。　　在未來幾年里，在德國南部可能會出現(xiàn)小型地熱電廠。人們想通過鉆孔給在炎熱地層中的水加壓，來生產所需要的熱蒸汽。然后，再利用這些熱蒸汽來發(fā)電。　　水力是多年來一直使用的一種可再生能源。在全球范圍內，現(xiàn)在有大約20％的電能通過水電站生產。特別是在多山的國家，能很方便使用這種清潔的能源生產方式?！　≡谂餐蠹s99％的電能都是這樣獲得的。在奧地利，這個比例大約是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，經常對環(huán)境造成不良影響，并且需要移民數(shù)百萬人。因此，利用水力發(fā)電在很多地方阻力很大?！　≡谟行┭睾：颓鹆甑貐^(qū)，可以利用風能生產電流。人們現(xiàn)在能越來越多地看到細長的、幾乎百米高的風輪塔。每一個塔的尖端都有一個外殼，里面裝有發(fā)電機。一個直徑約60米的巨大的三葉螺旋槳，在大約三級風以上時會自動旋轉；一個齒輪箱會把這種轉動傳輸給發(fā)電機。小的輔助電動機會根據(jù)風向和風力調整外殼和螺旋槳。在德國，目前有大約1％的電能由風力制造?！　√柲芸梢赞D化為電能？　　太陽的能量可以說是無窮無盡，它每小時向我們地球輻射著巨大的能量，相當于燃燒了200萬億噸的煤。這種能量是目前世界能源消耗總量的1萬倍?！　《嗄暌詠?，人們一直在努力研究利用太陽能電池從太陽能中獲取能量。太陽能電池可以直接把太陽能轉化為電能，而不需要鍋爐、渦輪機和發(fā)電機?！　√柲茈姵厥且环N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。太陽能電池壽命長，只要太陽存在，太陽能電池就可以一次投資而長期使用：與火力發(fā)電、核能發(fā)電相比，太陽能電池不會引起環(huán)境污染；太陽能電池可以大中小并舉，大到百萬千瓦的中型電站，小到只供一戶用的太陽能電池組，這是別的電源無法比擬的優(yōu)勢。　　常見的閃著藍光的太陽能電池由硅組成。硅是石英的主要成分，也是制造晶體管和計算機芯片的原料。然而，這種硅的提純比較費力，因此價格非常高?！　〔贿^，這種情況據(jù)說會有所改變。新一代的太陽能電池已經可以在實驗室中使用。它們不需要價格昂貴的高純硅，而是由像窗戶玻璃或塑料這樣特定化合物的薄層組成。在未來幾年之內，這種新的能源轉換裝置，可能會蓋在屋頂和其他太陽照耀的地方，用以提供電能?！　∨c德國不同的是，在那些日照時間更長的國家，例如在撒哈拉沙漠?？梢允占鼜娏业奶柲?。獲得的電能可以通過遠程線路傳輸給中歐的用戶。當然，到目前為止，這還只是一個設想，因為常規(guī)太陽能電池的造價太高。　　但是，從長遠來看，隨著太陽能電池制造技術的不斷改進，以及新的光電轉換裝置的發(fā)明，各國對環(huán)境的保護和對再生清潔能源的巨大需求，太陽能電池仍將是利用太陽能比較切實可行的方法，可為人類未來大規(guī)模地利用太陽能開辟廣闊的前景。　　氫能替代汽油和煤嗎？　　太陽能電池的一個基本問題是，在晚上我們就看不到太陽光了。因此，人們必須能把太陽能儲存起來。其中的一個辦法是利用獲得的電流電解水。在這個過程中會形成高能的氫氣，可以把它們儲存在巨大的罐子中，也可以通過管道或儲氣罐運輸。在“未來的燃料電池電站”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)的煤或氣體電廠產生的能量高得多，而且也更環(huán)保?！　资陙?，燃料電池已經在航天領域得到了應用。很多研究人員致力于讓燃料電池的功率變得更大，現(xiàn)在，這方面的工作已經取得了進展。這些電池由在其中充有氫氣和空氣的小室組成。在一個由金屬電鍍的特殊塑料膜上，這些氣體會相互發(fā)生化學反應。在這種無噪聲和無火焰的燃燒過程中，形成了電流，同時產生的廢氣只是純凈的水蒸氣?！　∧壳?，在德國已經有小型燃料電池電站投入運行。專家希望，在未來一段時間之后，利用用之不竭的太陽能，可以滿足大約60％的電能需求和40％的推進燃料的需求。“太陽能制氫”經濟，也就是太陽能和燃料電池的結合，可能會結束煤和石油的時代?！　≈辽伲F(xiàn)在已經有了試驗運行的電動公共汽車，它就是通過燃料電池驅動的。不久之后，在市場上可能會出現(xiàn)不需要汽油的載重汽車。不過，它們裝備的不是氫氣，而是從天然氣或生物廢料中生產的液體甲醇。在汽車中，一個“革新者”，也就是一個“迷你化工廠”，把甲醇轉變?yōu)楦缓瑲錃獾臍怏w，并制成燃料電池。把油門加得越大，這種反應就越劇烈。也許，燃料電池的時代現(xiàn)在已經開始了。

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用領域的概貌。其中會告訴大家，在電路中如何形成電流，電池和太陽能電池如何發(fā)揮作用，電和磁如何相互作用?！妒裁词请姟愤€講到了發(fā)電機和電動機、超導、電磁感應以及三相電流。此外，還介紹了不同類型的發(fā)電站，并解釋了人們?yōu)楸ＷC電流隨時安全地進入每個家庭，都做了哪些工作。當然，《什么是電》也包括了如何安全用電的知識。

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