電
2500年前,人類就發現了一些帶電的現象。古希臘人用毛皮摩擦琥珀後,琥珀就能吸引絨毛、毛發等小東西。我國古書中也有虎珀拾芥的記載,并且把打雷、打閃等現象叫做“陰陽相激為電”。
摩擦起電
1729年,英國人斯蒂芬·格雷發現了電的傳導現象,确定物體分為導電體與非導電體。
格雷用幹紙摩擦一根玻璃管,使玻璃管帶電,再用木塞将玻璃管的兩端塞住。他發現不僅玻管能吸引皮毛,兩端的軟木塞也能吸引東西。于是得出結論,電已由玻璃管傳到了木塞。他把一個象牙球插在一根木棍上,然後把木棍的另一端插到木塞上,發現象牙球也能吸引或排斥物體。他進一步用其它材料放在玻璃管和象牙球之間做試驗,用鐵、銅、銅币、錫等金屬,确定了它們是導體。然後試驗石頭、磚塊等,确定它們是非導電體。
他還想知道電能傳多遠,用200米的銅線放在玻璃管和象牙球之間,依然能看到傳電現象。
避雷針
1752年,美國科學家富蘭克林證明天空的閃電和地面上的電是一回事。他用金屬絲把一個很大的風筝放到雲層裡去。金屬絲的下端接了一段繩子和一串鑰匙。富蘭克林一手拉住繩子,用另一手接觸鑰匙。閃電從風筝上掠過時,他感到一陣猛烈的電擊,同時看到手指和鑰匙之間産生了火花。幸虧那次傳下來的閃電比較弱,富蘭克林沒有受傷。
1753年,俄國著名電學家利赫曼為了驗證富蘭克林的實驗,不幸被雷電擊死,這是雷電實驗的第一個犧牲者。
雷電實驗表明,被雨水淋濕的風筝金屬線變成了導體,把空中閃電的電荷引到手指與鑰匙之間。這是一件轟動的大事,因為當時的人們對雷電非常恐懼,認為雷電是上帝之火,是天神發怒的表現。
富蘭克林由此設想,如果在高大的建築物上面安裝尖端的導體,有可能把雷電引入地下。他把一根長長的細鐵棒固定在建築物的頂端,鐵棒與建築物之間用絕緣體隔開。然後用一根導線與鐵棒底端連接,再将導線引入地下,試驗後果然能避雷。富蘭克林把這種裝置稱為避雷針。
風筝引電(危險行為,勿試)
電線
1744年,德國人溫克勒做了一根很長的線來遠距離傳輸電火花,電線由此誕生,當時并沒有實際用途。
1812年,俄國人用未硫化的橡膠包裹銅線,制成了第一根有絕緣皮的電線。
電報的雛形
1753年,一名英國人設想使用靜電來拍發電報,使用二十六條電線分别代表二十六個英文字母。發電報的一方按文本順序在電線上施加靜電,接收的一方在各電線上接上小紙條,當紙條因靜電而升起時,記錄對應的字母。
法國物理學家安培用26根導線連接兩處26個相對應的字母,利用發報端控制電流的開關,利用收報端的字母旁的小磁針感應聯接字母的導線是否通電,從而确定信息。
鐵路的需要
19世紀,鐵路工業發展迅速,鐵路系統迫切需要一種不受天氣和時間限制、又比火車還快的通信工具,用以通報調度信息、閉塞鐵路等。許多科學家摩拳擦掌,嘗試使用電磁技術解決這個問題。
電磁電報
1822年,俄國外交官希林研制出了人類曆史上的第一台電磁式單針電報機。這台電報機用6根導線傳遞信号,接收信号端根據6根磁針偏轉情況的組合,翻譯出發送方的信息。
1837年6月,英國人威廉·庫克和查爾斯·惠斯通在希林電報機的基礎上改進,研制出了更好的電報機,并申請了第一個電報專利。
1839年1月1日,英國首次出現投入營運的電報線路。它采用庫克和惠斯通發明的電報機,裝設在大西方鐵路的兩個車站之間,全長13英裡。
莫爾斯電報
美國物理學家亨利提出接力賽式的傳導,在線路的中間加裝電源,增強電流從而進行遠距離傳輸。師承亨利的美國人塞缪爾·莫爾斯發明了隻用點和橫兩種符号的電報系統,人們稱為“莫爾斯碼”。
1837年9月4日,莫爾斯的電報機在500米範圍内試驗成功。1843年,美國國會贊助3萬美元,莫爾斯建起了從華盛頓到巴爾的摩之間的電報線路,長達64公裡。
1844年5月24日,莫爾斯在美國國會大廳裡,向巴爾的摩發送了世界上的第一封電報。報文内容是《聖經》中的一句話:上帝啊,你創造了何等的奇迹。電文很快傳到了數十公裡外的巴爾的摩,他的助手準确地把電文譯了出來。
基于前人的研究成果,莫爾斯讓電報系統變得簡單、準确、經濟實用。莫爾斯電報轟動了世界,很快風靡全球,人類遠距離通訊的時代到來了。
電報
莫爾斯碼
莫爾斯電碼由兩種基本信号和不同的間隔時間組成,短促的點信号“·”,讀“滴”,保持一定時間的長信号“—”,讀“嗒”。對照代碼表才能知道信号對應的數字或者字母。用一個電鍵可以敲擊出點、劃以及中間的停頓。
随着通訊技術的進步,1999年世界各國已停止使用摩爾斯碼,由于它所占的頻寬最少,在實際生活中有廣泛的應用。
摩爾斯碼
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