王虹
電,越來越被廣泛地運用在各個方面。不用說工廠里的機器用電來開動,城市里用電來開動電車,用電燈來照明,就是在農(nóng)村里,許多地方也都有了小型發(fā)電站,用它來照明、當(dāng)動力。但是,電究竟是什么東西?這里,我們來給大家介紹一點關(guān)于電的簡單常識。
什么是電
把鋼筆桿兒在衣服或頭發(fā)上摩擦幾下,然后把它靠近撕碎的紙片,真怪,碎紙片竟跳到筆桿上來了。中午把頭發(fā)洗凈晾干,晚上用化學(xué)梳子梳它幾下,也奇怪,隨著梳子,頭發(fā)上發(fā)出“咯吧”“咯吧”的響聲,冒出小小的火星。為什么摩擦過的筆桿能吸紙片,化學(xué)梳子梳頭能冒火星呢?這就是我們所要說的電的現(xiàn)象。
筆桿兒和化學(xué)梳子摩擦產(chǎn)生電的現(xiàn)象,道理何在?這得在筆桿、梳子內(nèi)部去找原因。若拿科學(xué)上的話來說,筆桿是物質(zhì),梳子也是物質(zhì),凡是有重量有體積的天下萬物,它的總名兒都叫“物質(zhì)”。別看天下萬物形形色色,千形萬狀,其實追到老根上,它們不過是有數(shù)幾種基本粒子組成的,這些粒子都是小得難以想象,以大喻小,一支筆桿里所含的基本粒子的數(shù)目,就賽如一座大沙山里所有的沙粒的數(shù)目。這些構(gòu)成物質(zhì)的基本粒子中,有一種叫做“電子”的粒子,它本身都帶著微弱的電,電的現(xiàn)象就是由這些電子而來的。
咱們走過大沙堆,若是用手往沙堆上一括,手上總得沾上幾粒。這就好象筆桿在衣服上擦一樣,就把衣服上的電子沾上了一些。沾上沙子手上發(fā)黃,沾上了電子就帶上了電。筆桿兒和化學(xué)梳子摩擦所以能發(fā)生電的現(xiàn)象,道理就在這里。
不過筆桿、梳子摩擦,得到的電子都是很少的,所以只能吸吸紙屑,放放小火花,沒有大能力。假如有種東西摩擦范圍很廣,得到的電子很多,那它的威力就大得嚇人了。比如說打雷打閃,就是上升的水汽和空氣摩擦發(fā)生的大量的放電現(xiàn)象。
電流是怎樣產(chǎn)生的
上面講的帶電現(xiàn)象,小的象筆桿摩擦,大的象空中雷電,都只能發(fā)生一次,要來二次就得重新摩擦,不能發(fā)生連績帶電和連續(xù)放電。這種電,在實際生產(chǎn)和生活上的應(yīng)用價值不大。真正能為我們服務(wù)的電,必須是連續(xù)發(fā)生的電,才能使電燈長明不滅,機器轉(zhuǎn)動不停。這種電我們叫它“電流”,意思就是好比長流水,川流不息。那末,怎樣才能使電連續(xù)發(fā)生,取得“電流”呢?
其實懂得了電的發(fā)生原因,要取得連續(xù)不斷的電流也是不難的。只要找出一種力來,讓這種力不斷地獲得電子,供應(yīng)上去,連續(xù)不斷的電流就能產(chǎn)生。人們在長期實踐的過程中,找到了四種能獲得電流的力。這四種力就是由化學(xué)變化產(chǎn)生的力、由光的照射產(chǎn)生的力、由熱變化出來的力、和由機械運動產(chǎn)生的力。不過在目前常用的,還只是化學(xué)變化的力、和機械運動的力。我們今天用電的來源,都是由這兩種力變化而來的。
若論先后次序來說,人們最早取得電流的方法用的是化學(xué)變化的力。比方在一個玻璃缸里對和上半缸氯化亞水,在里邊插上一根炭棒和一片鋅片。這樣裝好以后,就發(fā)生了連續(xù)不斷的化學(xué)變化,這種化學(xué)變化發(fā)生的力,就能把炭棒上的電子,推送到鋅片上連續(xù)不斷地放出來。假如用銅絲把炭棒、鋅片和手電筒上的小燈泡連接起來,電就從鋅片上溜出來,順著銅絲跑到小燈泡里,再溜回到炭棒里,這樣循環(huán)流動,川流不息,小燈泡就受到電的力量的作用,發(fā)出了光亮。目前手電筒里用的干電池就是用這種方法取得的電流。干電池外面包著的白色金屬殼子就等于缸里的鋅片,電池中央的黑心子就等于缸里的炭捧,鋅殼里填的藥,主要就是氯化亞。但是,這種用化學(xué)方法來生電的辦法,并不是最理想的方法,因為它生的電量少,化費又大,很不合算。
現(xiàn)在普遍使用的電,是由機械力變化出來的。磁鐵為什么能吸鐵呢?實際上是因為它能放出一根根看不見摸不著的線,這些線叫做“磁力線”。假如拿根銅線,橫著切割那些看不見摸不著的磁力線,這時銅線里的電子就受到磁力線的作用,迫著它流出來。所謂機械力變電,就是通過機械的力量,使銅線不斷來回切斷磁力線,就能產(chǎn)生連續(xù)不斷的電流。發(fā)電廠里的發(fā)電機,看來復(fù)雜,道理簡單,就是一臺準(zhǔn)備被不斷切割磁力線的機器,轉(zhuǎn)動了發(fā)電機,它里面的銅線就能不斷地在里面切割磁力線,不斷地發(fā)出電流來。轉(zhuǎn)動發(fā)電機可以用各種各樣的機械力。這就是機械力發(fā)電的全部秘密。
目前使用的機械力有一種是用煤或柴油來發(fā)動的機器產(chǎn)生的,這一類都叫做火力發(fā)電。我們現(xiàn)在使用的電,差不多都是用這種法子發(fā)出來的,好雖然好,就是要消耗許多煤和柴油,不十分經(jīng)濟。另一種是借用風(fēng)力來轉(zhuǎn)動風(fēng)車,再由風(fēng)車來帶動機器的,叫風(fēng)力發(fā)電。風(fēng)不用花錢,很經(jīng)濟,但因風(fēng)時大時小,有時甚至沒有風(fēng),這樣就不好控制發(fā)電的多少。再一種是用水流的力量沖動水車,再轉(zhuǎn)動機器。這種方法最好,花費不大,力量又變化小,發(fā)電也最多。這叫水力發(fā)電。目前我國各地正在大力開發(fā)利用這種水的力量來發(fā)電。
隨著人類科學(xué)的發(fā)展,也給產(chǎn)生機械力帶來了新的方法。比如利用原子能來作機械的動力。原子能是利用一種叫“鈾”的東西,在分裂時所產(chǎn)生的力量來作動力的,鈾分裂的能量大得很,小小的一塊“鈾”,就可以勝過好多噸煤的力量。利用這種新技術(shù)來發(fā)電,就是原子能發(fā)電站。
電走的路
電機的作用不過是不斷地把電子輸送出來。咱們要讓電來做工作,就得為它準(zhǔn)備走道,讓它順著道流出來。電走的道,就是咱們看到的電線。
若是把天下的東西分分類,大致可以分成三種:一種是電能夠在里面順利流過的,叫“導(dǎo)體”;一種是電在里面流不過去的,叫“絕緣體”;還有一種既不象導(dǎo)體那樣容易讓電流過去,又不象絕緣體那樣不能或者幾乎不能讓電流過去的叫“半導(dǎo)體”。銅能讓電順利通過,鋁也能讓電順利通過,所以電線不是銅的就是鋁的。棉的、磁的、膠木的,都不能讓電通過,它們都是絕緣體。絕緣體不能讓電來通過,對咱們來說也有大用,用它來裹住電,隔住電,就能防止電任性亂竄,就能防止出危險。如電線外面套上膠皮,包上棉紗,起的就是隔電作用,防的就是出危險。
咱們走道,一條路上能來回走,電卻有個怪脾氣,來走一條路,回去得另走一條路,所以咱們裝的電線一般都是兩條線,一條是來路,一條是回路。電有了來路又有了回路,就能在里面川流不息。電的這種怪脾氣倒便利了咱們對電的管制。假如我們截斷了它的去路,或者截斷了它的來路,電就不通行了,它的一切作用也就立刻消失。因此只要在它的來路或去路上接一個可以接或可以斷的機關(guān),就能隨我們的心意叫它來或者不來。我們平常用的電門、收音機上的開關(guān),就是起這個作用的。
幾個記號
拿起個電燈泡或其他電氣用具,就能在上面發(fā)現(xiàn)一個“V”和一個“W”的記號,拿起個電門,又能在上面發(fā)現(xiàn)一個“A”字的記號,這幾個怪記號是什么名堂呢?電有好多脾氣和河里的流水差不多,拿水來打電的比喻又明白又清楚。比如有條流水河,這條河每秒鐘能流過多少水呢?它流水的沖力有多大呢?這咱們都熟悉。電在電線里流也是這個情況,它每秒鐘能流過多少電呢?它的沖力有多大呢?也都有個名堂。我們分別把它叫做“電流”和“電壓”。電氣用具上的“A”字和“V”字這兩個怪記號就是計量電流和電壓的兩個單位?!癆”是計量電流的單位,叫做“安”;“V”是計量電壓的單位,叫做“伏”。
電線有粗有細(xì),細(xì)線里流大電流就得起火出大漏子;粗線里過小電流,實在是大浪費。電門上的A字前面的數(shù)碼,就是標(biāo)明這個電門能允許過多大的電流,若是來的電流超過它上面的數(shù)字,就要出大漏子。
燈泡上標(biāo)明的V字前面的數(shù)字,就是表示這個燈泡能抗住多大的電壓。電壓過高,這個電泡就被沖毀了;電壓過低,電就沖不過去,這個泡子就不發(fā)亮。所以咱們在買燈泡或別的用具時,必須注意上面標(biāo)的電壓數(shù)一定得和當(dāng)?shù)氐碾妷簲?shù)一樣,一點都不能將就使用。
“W”又是個什么記號呢?它是電功率的單位,叫做“瓦”。功率就是工作效率的簡稱,電功率實際上就是代表電的工作效率。
大燈泡比小燈泡亮,就是因為大燈泡的功率大,小燈泡的功率小,它的大小,就看它上面W前面的那個數(shù)碼。大燈泡比小燈泡亮,功率高,那它用的電也就多。計算用電多少又有個專門的單位,叫做“度”。電在一小時內(nèi)干了一千瓦的活,用去的電就叫做一度。比如咱們點了十盞一百瓦功率的電燈,那連點一小時用去的電就是一度;一盞一百瓦的電燈連點十小時,用去的電也是一度。
電究竟能干哪些活
電的神通究竟有多大,能干些什么活兒呢?
先從動力說起。電能變成動力轉(zhuǎn)動機器?,F(xiàn)代化的工業(yè)和農(nóng)業(yè)等,幾乎全部都是用電力來轉(zhuǎn)動機器的。咱們常聽說的“馬達”就是讓電來變成動力供咱們使用的電動機。電動機一動,就能干很多活:按上個風(fēng)扇就能扇出風(fēng)來,按上個氣筒就能打出氣來,按上個水泵就能吸水澆田,接上個輪子就能轉(zhuǎn)動機器……。所以說,電是現(xiàn)代工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸業(yè)的基本動力。
電能夠變成熱來為我們服務(wù)。把電通到阻力很大、很難通過的東西里,就能發(fā)出很大的熱量來。利用這個熱量,我們就可以冶煉高級合金鋼、烘干木材、使輪胎硫化、電焊機焊接金屬等。用到日常生活上,就可以燒飯做菜、熨衣服、點電燈、烤火取暖。
電還能變成化學(xué)能來干些特別的活兒。用它可以進行電解、電鍍、電鑄等。比如用電鍍的方法在金屬上鍍上一層鉻或鎳,不但可以防止生銹和腐蝕,而且可以使它保持光澤,使金屬用品既耐用又好看。自行車的輪圈和車把,本是鐵的,為什么這樣光亮好看呢?用的就是這個辦法。
隨著生產(chǎn)技術(shù)的改進,機械化要進一步走向自動化的更高階段,這就要靠電來進行自動控制,來代替人管理機器。
電還能變成電波去干活。神話里傳說有千里眼、順風(fēng)耳,這是人類幾千年的幻想,可是今天讓電波辦到了。打開收音機,幾百幾千里以外的話都能聽得一清二白,扭開電視機就能在家里看到幾百里外的事。還有射電望遠鏡可以幫助我們看見連光學(xué)望遠鏡也看不見的星星。還有一種電子計算機,它可以幫助人們進行快速計算、設(shè)計和翻譯。
電帶給人們的好處,真是無窮無盡的。如今,在我國一切國民經(jīng)濟部門中,電力已成為不可缺少的動力,在科學(xué)研究、生產(chǎn)建設(shè)、國防建設(shè)和人民物質(zhì)文化生活中,都起極為重要的作用。我們可以預(yù)見到,不久的將來,我國將是電站林立,電力網(wǎng)密布,不僅是,無數(shù)的工廠礦山以最新的技術(shù)裝備進行著高度機械化、自動化和電氣化的生產(chǎn),就是在農(nóng)村,在一望無際的、富饒的田野里,將有成群的電氣拖拉機、電力抽水機以及各種電氣農(nóng)具在工作。人民夢寐以求的電氣化將要實現(xiàn)。