直流电大战交流电

2021-07-13 13:52
小哥白尼·趣味科学画报 2021年4期
关键词:交流电爱迪生特斯拉

一场发生在两个科学家之间的没有硝烟的战争,却深刻影响了人类文明的发展。

“铛铛!大家期待已久的对决终于要开始了!这次,对战的双方都派出了他们的代表!

“代表直流电的是有超过2000项发明,创立了通用电气公司的美国科学家、发明大王—托马斯·阿尔瓦·爱迪生!

“代表交流电的是塞尔维亚裔美籍发明家、物理学家、机械工程师、电气工程师—尼古拉·特斯拉!

“而这场对决正是历史上真实发生过的直流电大战交流电!现在,比赛开始!”

“导电索”

1884年,一个秋天的清晨,28岁的塞尔维亚工程师尼古拉·特斯拉带着一封推荐信,准备和世界上最著名的发明家之一—托马斯·爱迪生一起工作。

爱迪生热情接待了特斯拉,并委派给他一份工作。但当特斯拉向爱迪生提出了自己的设想,认为可以利用交流电流来产生电能时,爱迪生却毫无兴趣,觉得自己制造的直流电系统已经足以满足人们的需要,而且因为当时技术的局限性,几乎所有人都认为交流电无法实际使用。两人的“电流大战”從这时起就点燃了“导电索”。

特斯拉的坚持

经过分析后,特斯拉拟订了一个新的交流电方案,以保证有充分而强大的电流使机器运转,他坚信能够说服爱迪生去接受在许多方面明显占优势的交流电。在1883年,特斯拉已经制造出了第一个小型交流电动机,此时,他很需要财政上的支持来进一步试验和推进自己的发明。

电流大战

尽管爱迪生拒绝交流电,但他也清楚,直流电无法在远距离的情况下传输足够的能量。照明灯如果和发电站的距离超过一千米,就无法得到足够的电流发出强光,因此人们只好在每隔一千米的地方建造一座发电站,或者将几台发电机连接在一起,以便产生更多的电流。

爱迪生交给特斯拉的工作就是完善这些直流电系统的性能,他许诺5万美元作为基金,让特斯拉去改进直流发电机。特斯拉最终制订出了20多项新直流发电机的计划。这些新型发电机取得了很好的效果,并代替了那些老式机器。然而,当特斯拉向爱迪生索取报酬时,爱迪生却拒绝了他,声称自己只是在开玩笑,说特斯拉“不懂幽默”。

这件事对特斯拉的打击很大,特斯拉认为爱迪生已经陷入直流电不能自拔了,爱迪生对特斯拉和交流电质疑、敌视的态度,也让特斯拉选择不再为爱迪生工作。

从此,这场“电流大战”正式拉开了序幕。

西屋公司的帮助

1888年,对交流电有着极大的兴趣,并希望能向爱迪生发起挑战的美国发明家和企业家乔治·威斯汀豪斯邀请特斯拉到他的西屋公司工作。在1886年3月,西屋公司就首次使用了交流电照明设备。然而为了能够真正和爱迪生进行较量,特斯拉开始设计生产大型的、高功率和高频率的交流电动机,以弥补老式发电机功率不足的缺陷。特斯拉坚持着自己的研究工作,他制造出了一个可以承受极高电压的变压器—特斯拉线圈。到19世纪末期,威斯汀豪斯和特斯拉终于取得了极大的成功,可以将已经成熟的产品推向市场了。

直流电大战交流电

当特斯拉取得成功以后,爱迪生终于意识到了交流电的强大,他开始了对交流电不怎么光彩的诋毁运动。为了向人们展示交流电的危险性,爱迪生用高压交流电做了一系列可怕的展示,比如用交流电去伤害动物来宣传交流电的致命效果,刑具电椅就是在这场“电流大战”中被发明出来的。

同时,作为对爱迪生的反击,特斯拉也进行了很多使人们为之惊叹的“电魔术”表演,目的就是向世人宣传他的交流电理念:当正确使用的时候,交流电是非常安全的。

爱迪生后来甚至被怀疑破坏特斯拉的实验室,两人的斗争也逐渐变得白热化。有一次,报纸发文说“诺贝尔奖要颁发给爱迪生和特斯拉”,特斯拉就愤怒地表示不愿意和爱迪生一起拿奖。有趣的是,国际电气电子工程师协会为了表彰特斯拉的贡献,颁发给他协会的最高奖—爱迪生奖……

当这场“电流大战”愈演愈烈之时,芝加哥正在筹备世界博览会,主办者希望寻找到可以照亮整个会场的照明设备。于是,威斯汀豪斯从爱迪生手中抢到了这笔生意。当博览会开幕,9万多盏由特斯拉的交流电点亮的电灯照亮了整个会场,这次成功也为交流电的胜利吹响了号角。

走向胜利

交流电的实用性越来越明显。在博览会结束后不久,苏格兰工程师乔治·福布斯利用三个特斯拉的交流发电机制造出了供尼亚加拉水电站使用的设备,它可以将电流传输到距发电站35千米外的地方。

1895年,尼亚加拉水电站的建成并投入使用,宣告了交流电彻底战胜了直流电,爱迪生本人也不得不接受直流电成了过时技术的现实。

从那时起,交流电便成为工业、商业和民用电的最佳选择,这场“电流大战”也落下了帷幕。但直流输送电的稳定性好、损耗小也是不争的事实,所以在焊接和电镀这样的精密作业中,仍然要采用稳定性更好的直流电源。

尘埃落定

在爱迪生的晚年,他表示自己最大的错误就是从来都没有尊重过特斯拉,而特斯拉早年的发展很大一部分是得益于爱迪生的资助。当一切尘埃落定,电流为人类送来万家灯火的光明,或许人类的历史需要这样的理念冲突和对权威的挑战,为世界的科学发展带来新的生机与活力。谁也不能否认这对几乎斗了一生的死对头对人类文明的贡献。

交流电取胜法

相对于直流电,交流电具有多面性和更经济的特点。我们的生活每天都需要大量的电,这些电需要被传输到距离发电站很远的地区,甚至在成百上千千米以外,而这需要变压器来提高和降低电压以满足人们的用电要求。这些变压器需要交流电才能正常工作,而不是被爱迪生一直捍卫的直流电。正是因为对远距离输电的需要,使人们选择了交流电。

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