第六講-19世紀(jì)的技術(shù)史教材課件

第五講19世紀(jì)的技術(shù)史（2）——第二次技術(shù)革命科技發(fā)展史選修課內(nèi)容提要一、電機(jī)的發(fā)展二、電報(bào)、電話、電視和無線通訊技術(shù)三、內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明和改進(jìn)

四、陽光照相法的發(fā)明和普及19世紀(jì)的技術(shù)史一、電動(dòng)機(jī)的發(fā)展從邏輯上講，先得有發(fā)電機(jī)而后才有電動(dòng)機(jī)，但從歷史上看，最先出現(xiàn)的倒是電動(dòng)機(jī)，因?yàn)榉螂姵匾呀?jīng)提供了電源。但是，大型的實(shí)用的電動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)，是在你追我趕、相互激烈中不斷研制和持續(xù)改進(jìn)的。19世紀(jì)的技術(shù)史1．直流電動(dòng)機(jī)的發(fā)展1821年法拉第制成了一臺(tái)用化學(xué)電源驅(qū)動(dòng)的近代電動(dòng)機(jī)的雛形。1834年俄國科學(xué)院院士亞柯比（1801—1874）制成了一臺(tái)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的直流電動(dòng)機(jī)。他利用電磁的吸力和壓力的特性，用化學(xué)電池組為能源產(chǎn)生機(jī)械運(yùn)動(dòng)。1838年亞柯比把他研制的電動(dòng)機(jī)安裝在船上，驅(qū)動(dòng)輪船行駛在涅瓦河上，成為世界上第一艘電動(dòng)輪船。19世紀(jì)的技術(shù)史2．直流發(fā)電機(jī)的發(fā)展1867年德國的西門子基于自激原理制成了自激式直流發(fā)電機(jī)。西門子發(fā)電機(jī)在技術(shù)上相當(dāng)于瓦特的蒸汽機(jī)，具有劃時(shí)代的意義。維爾納·馮·西門子（ErnstWernervonSiemens）（1816-1892）19世紀(jì)的技術(shù)史3．交流電動(dòng)機(jī)的研制和改進(jìn)在電機(jī)發(fā)展過程中，長(zhǎng)期存在著用直流電還是用交流電的爭(zhēng)論。由于變壓器的出現(xiàn)，從19世紀(jì)80年代起，交流電的發(fā)展和應(yīng)用迅速發(fā)展擴(kuò)大。1885年意大利物理學(xué)家費(fèi)拉里（1847—1897）提出旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)原理，研制出二相異步電動(dòng)機(jī)模型。

1889年后俄國工程師多里沃-多布羅烏斯基先后發(fā)明了三相異步電動(dòng)機(jī)、三相變壓器和三相制。

1891年在電能實(shí)際應(yīng)用中首次采用三相制，標(biāo)志著電工發(fā)展的新階段的開始。19世紀(jì)的技術(shù)史4．電廠的建造和電能遠(yuǎn)距離傳輸1889年英國建成的特普夫電站是現(xiàn)代大型中心發(fā)電站的先驅(qū)。

1891年布羅在瑞士制造出了高壓油浸變壓器。使得遠(yuǎn)距離高壓交流電的輸送成為可能。從19世紀(jì)60年代開始，電能作為新能源逐步取代蒸汽動(dòng)力而占據(jù)了統(tǒng)治地位。這是由于：電能可以集中生產(chǎn)、分散使用，便于傳輸和分配；電能的應(yīng)用靈活，易于轉(zhuǎn)化為熱、光、機(jī)械、化學(xué)等各種形態(tài)的能量，以滿足人類生產(chǎn)和生活的多方面需求，而蒸汽機(jī)只能把熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。19世紀(jì)的技術(shù)史19世紀(jì)末20世紀(jì)初在世界上掀起了電氣化的高潮。美國、德國最早實(shí)現(xiàn)了電氣化而迅速進(jìn)入世界工業(yè)強(qiáng)國的行列。19世紀(jì)的技術(shù)史電力技術(shù)的廣泛應(yīng)用，首先促進(jìn)了電力工業(yè)、電氣設(shè)備工業(yè)的迅速發(fā)展。以發(fā)電、輸電、配電這三個(gè)環(huán)節(jié)為主要內(nèi)容的電力工業(yè)產(chǎn)生和發(fā)展起來了。制造發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、變壓器、斷路器以及電線、電纜等的電氣設(shè)備工業(yè)也迅速發(fā)展興起，同時(shí)還促進(jìn)了材料、工藝和控制等工程技術(shù)的發(fā)展。電力技術(shù)的發(fā)展使許多傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)得到改造，使一系列新技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。19世紀(jì)的技術(shù)史5．發(fā)明家愛迪生愛迪生是美國著名的發(fā)明家。出生于俄亥俄州邁蘭城的一個(gè)農(nóng)民家庭，從未受過正規(guī)教育，受法拉第著作的啟發(fā)，畢生從事電學(xué)實(shí)驗(yàn)研究和發(fā)明工作。（1847-1931）19世紀(jì)的技術(shù)史愛迪生1876年創(chuàng)辦實(shí)驗(yàn)室，并力圖把這個(gè)實(shí)驗(yàn)室扮成“發(fā)明工廠”。他打破過去科學(xué)家單獨(dú)從事研究的習(xí)慣，組織一批專門人才，由他分派任務(wù)，共同致力于一項(xiàng)發(fā)明。這是世界上第一所工業(yè)實(shí)驗(yàn)室。1877年他發(fā)明留聲機(jī)，聞名于世界。愛迪生困時(shí)就睡在實(shí)驗(yàn)室19世紀(jì)的技術(shù)史愛迪生在他發(fā)明的留聲機(jī)前19世紀(jì)的技術(shù)史愛迪生經(jīng)過14個(gè)月的實(shí)驗(yàn)研究，終于在1879年試制成炭絲電燈，從此電燈代替了煤氣燈。1883年在真空燈泡實(shí)驗(yàn)中，他意外發(fā)現(xiàn)冷熱電極之間有電流通過，這種現(xiàn)象被稱為“愛迪生效應(yīng)”，這個(gè)發(fā)現(xiàn)成為電子管和電子工業(yè)的基礎(chǔ)。引致了另一次技術(shù)革命。19世紀(jì)的技術(shù)史1887年他創(chuàng)立愛迪生實(shí)驗(yàn)室，再次踏進(jìn)了發(fā)明留聲機(jī)、蠟質(zhì)唱片、油印機(jī)、熒光鏡、堿性蓄電池、口述錄音機(jī)、電影放音機(jī)和攝影機(jī)等。直到80歲以后還在研究從草類提取橡膠。愛迪生一生獲得了1093項(xiàng)發(fā)明專利，是第二次技術(shù)革命中世界著名的發(fā)明家之一。由于愛迪生缺乏科學(xué)知識(shí)，他的發(fā)明缺乏科學(xué)理論指導(dǎo)，全靠摸索實(shí)驗(yàn)，好似“草垛里尋針”，異常艱難。19世紀(jì)的技術(shù)史19世紀(jì)的技術(shù)史少年愛迪生與姐姐愛迪生救了一個(gè)孩子73歲愛迪生愛迪生最后一張照片19世紀(jì)的技術(shù)史二、電報(bào)、電話、電視和無線通訊技術(shù)1.電報(bào)最早將電作為一種信息傳媒之用的是電報(bào)。早在奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)之前，安培就試制過一種電報(bào)。美國物理學(xué)家亨利在電報(bào)的發(fā)展過程中起了重要的作用。當(dāng)時(shí)的電報(bào)面臨的主要問題是電流太弱，很難將信息產(chǎn)地到較遠(yuǎn)的距離。合理創(chuàng)造性地提出在線路中間加裝電源，采用接力的方式傳遞信息。亨利(1797—1878）19世紀(jì)的技術(shù)史進(jìn)一步的改進(jìn)是由美國人摩爾斯（1791-1872）作出的。他被稱為美國的達(dá)·芬奇，是一個(gè)兼藝術(shù)家和科學(xué)家于一身的人物。為實(shí)用電報(bào)作出巨大貢獻(xiàn)。1835年摩爾斯研制成電磁電報(bào)機(jī)的樣機(jī)，又根據(jù)電流通斷時(shí)出現(xiàn)電火花和沒有電火花兩種信號(hào)，于1838年發(fā)明了用點(diǎn)、線組成的“摩爾斯電碼”。19世紀(jì)的技術(shù)史1844年在美國政府資助下，建成了從華盛頓到巴爾的摩全長(zhǎng)40英里的電報(bào)線。在摩爾斯的示范下，美國各地掀起了建設(shè)電報(bào)線路的高潮。從此，電報(bào)由實(shí)驗(yàn)階段進(jìn)入實(shí)用階段。1850年鋪設(shè)成英法海峽間海底電報(bào)電纜。1902年電纜已穿過太平洋，把加拿大和澳大利亞連接了起來。19世紀(jì)的技術(shù)史摩爾斯電碼：電報(bào)通信的語言是由電碼符號(hào)組成的。摩爾斯電碼（Morsecode）電碼符號(hào)由兩種基本信號(hào)和不同的間隔時(shí)間組成：

短促的點(diǎn)信號(hào)“．”，讀“的”（Di）；保持一定時(shí)間的長(zhǎng)信號(hào)“─”，讀“答”（Da）。由于各國文字不同，電碼符號(hào)也不盡相同，比如中國、日本及俄國都有代表本國文字的電碼符號(hào)。在業(yè)余無線電通信中，全世界運(yùn)用統(tǒng)一的電碼。19世紀(jì)的技術(shù)史摩爾斯已經(jīng)預(yù)見到了地球村的出現(xiàn)。他說，“不久地球?qū)⒈椴纪ㄓ嵣窠?jīng)，他們將以思考的速度把這塊土地上的消息四處傳播，從而使各地都成為毗鄰……”19世紀(jì)的技術(shù)史2.電話1876年2月美國的貝爾（1847—1922）和華生制成了最早的實(shí)用電話機(jī)。標(biāo)志著人類運(yùn)用電話通訊的開端。我們知道電報(bào)只能提供離散性的信號(hào)，而電話要求提供連續(xù)的語言信號(hào)。貝爾在大學(xué)專攻語音專業(yè)，經(jīng)過多年的拜師求教和自己刻苦鉆研，終于在1876年2月14日向美國政府申請(qǐng)發(fā)明電話機(jī)的專利。19世紀(jì)的技術(shù)史1878年第一份用電話發(fā)出的新聞電訊稿被送到美國波士頓的《世界報(bào)》，它標(biāo)志著電話已為公眾采用。19世紀(jì)的技術(shù)史到了20世紀(jì)90年代，出現(xiàn)了既可聽到對(duì)方的聲音，又可看到對(duì)方的形象的多功能視聽電話。19世紀(jì)的技術(shù)史背景：

成立于1925年的貝爾實(shí)驗(yàn)室是現(xiàn)代高科技的搖籃，也是一所精英大學(xué)。它以電話的發(fā)明者貝爾的名字命名，至今已培養(yǎng)了11名諾貝爾物理獎(jiǎng)獲得者，長(zhǎng)期擁有27000甚至29000名左右的高科技實(shí)驗(yàn)家，目前已達(dá)30000人，這個(gè)數(shù)目比中國科學(xué)院所有研發(fā)人員（約22000人）還多。

亞歷山大·貝爾貝爾實(shí)驗(yàn)室美國總部19世紀(jì)的技術(shù)史背景：一個(gè)實(shí)驗(yàn)室超過一個(gè)國家研究院的規(guī)模，這一數(shù)字足以令國人震驚。由于科學(xué)中心早就轉(zhuǎn)到美國，貝爾實(shí)驗(yàn)室的光芒似乎也大大超過卡文迪什實(shí)驗(yàn)室。不知道卡文迪什實(shí)驗(yàn)室是否在中國設(shè)立了分部，貝爾實(shí)驗(yàn)室的分部是設(shè)置在中國上海和北京了。人類歷史上第一個(gè)晶體管19世紀(jì)的技術(shù)史

除此之外，貝爾還和上海交大和北大合作建立了兩個(gè)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室。這些實(shí)驗(yàn)室的研究人員主要是中國人，據(jù)最新消息已達(dá)300左右。目前貝爾實(shí)驗(yàn)室的分支機(jī)構(gòu)遍布于25個(gè)國家和地區(qū)。它的高科技發(fā)明和產(chǎn)品從各種電話、超導(dǎo)體、計(jì)算機(jī)芯片到Unix、光纖和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，幾乎無所不包，其專利數(shù)也超過了26000個(gè)。貝爾實(shí)驗(yàn)室的經(jīng)驗(yàn)在閻康年先生的《貝爾實(shí)驗(yàn)室――現(xiàn)代高科技的搖籃》一書中有詳密的總結(jié)和分析，不過筆者最感興趣的一點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)是――像貝爾那樣立即動(dòng)手做起來，推動(dòng)中國實(shí)驗(yàn)室時(shí)代的更快、更全面的到來！這對(duì)于當(dāng)今中國人來說顯得尤其重要和迫切。19世紀(jì)的技術(shù)史3．電視和無線通訊技術(shù)電視是一種傳播圖像的電子技術(shù)。電報(bào)發(fā)明以后，人們就在考慮能否用電報(bào)的方式快速傳遞圖像。電視的發(fā)明和發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)漫長(zhǎng)的歷史過程。1894年德國發(fā)明家尼普科夫（1888—1946）發(fā)明尼普科夫掃描圓盤，第一次給出了能快速傳輸圖像的實(shí)際方法。螺旋排列的小孔把圖像分割成動(dòng)態(tài)信息傳送狀態(tài)。19世紀(jì)的技術(shù)史1907年俄國發(fā)明家羅辛提出使用尼普科夫盤對(duì)景物進(jìn)行掃描，用陰極射線管進(jìn)行接收的遠(yuǎn)距離電視系統(tǒng)設(shè)想。英國發(fā)明家貝爾德（1888—1946）從1923年起就從事電視系統(tǒng)的研制工作，終于在1929年研制成實(shí)用的最早的電視系統(tǒng)，他的機(jī)械電視裝置的重要裝置——尼普科夫掃描圓盤。成為電視的發(fā)明人。電視發(fā)明人貝爾德與他的紀(jì)念幣19世紀(jì)的技術(shù)史同年英國廣播公司允許貝爾德公司開始公共電視廣播。1930年電視機(jī)進(jìn)入市場(chǎng)。貝爾德與他電視系統(tǒng)貝爾德正在實(shí)驗(yàn)室工作19世紀(jì)的技術(shù)史貝爾德的機(jī)械電視19世紀(jì)的技術(shù)史機(jī)械電視發(fā)現(xiàn)以后，美國費(fèi)爾·法恩斯沃斯看到農(nóng)民犁地的圖案想到了電子掃描，于是電子電視隨即出現(xiàn)。費(fèi)爾·法恩斯沃斯法恩斯沃斯和他發(fā)明的電子電視19世紀(jì)的技術(shù)史美國于1941年開始正規(guī)的電視廣播。

繼黑白電視問世后，彩色電視機(jī)便開始研制。早在1928年貝爾德就做了第一次彩色電視的實(shí)驗(yàn)演示。他采用紅、藍(lán)、綠三種顏色為基色。

1929年貝爾實(shí)驗(yàn)室的艾夫斯在紐約和華盛頓之間播送彩色電視圖像。

美國于1953年研究黑白兼容的彩色電視系統(tǒng)獲得成功，為全世界彩色電視系統(tǒng)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。19世紀(jì)的技術(shù)史1958年9月2日我國電視第一次播出時(shí)的畫面12英寸電子管電視機(jī),1941年19世紀(jì)的技術(shù)史電視的用途日益廣泛，不僅學(xué)習(xí)、娛樂，它還是一種強(qiáng)大的宣傳工具，在工業(yè)、交通和科學(xué)研究中有著廣泛的應(yīng)用。在人們無法到達(dá)的地方，可利用電視協(xié)助人們監(jiān)督控制和管理。利用衛(wèi)星技術(shù)可以把電視信息迅速傳遍世界各地?，F(xiàn)代電視機(jī)正向大屏幕、液晶、數(shù)字化高清晰度、立體聲方向發(fā)展。電視轉(zhuǎn)播19世紀(jì)的技術(shù)史有線電報(bào)和電話依賴與固定線路，高造價(jià)、機(jī)動(dòng)性差。無線通訊的設(shè)想被順理成章地提了出來。無線通訊技術(shù)包括無線電報(bào)和無線電話。1895年盧瑟福（1871—1937）利用他發(fā)明的檢波器可使無線電信號(hào)傳輸3/4英里。英國物理學(xué)家洛奇（1851—1940）于1896年發(fā)明用諧振電路的無線電報(bào)。無線電技術(shù)19世紀(jì)的技術(shù)史實(shí)用的無線電報(bào)是由意大利物理學(xué)家、發(fā)明家馬可尼（1874—1937）和俄國物理學(xué)家波波夫（1859—1906）發(fā)明的。無線電之父—

波波夫馬可尼1894年馬可尼用自制的簡(jiǎn)陋的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)，以及他發(fā)明的垂直天線，收到了1.5英里以外發(fā)來的信號(hào)。19世紀(jì)的技術(shù)史1896年馬可尼遷居英國倫敦后又在英國進(jìn)行無線電收發(fā)表演，在郵政大樓頂上和相距300碼遠(yuǎn)的儲(chǔ)蓄大樓之間成功地進(jìn)行了實(shí)地收發(fā)表演。馬可尼發(fā)送第一封無線電報(bào)的設(shè)備復(fù)制品19世紀(jì)的技術(shù)史到1897年他使收發(fā)距離增加到10英里。同年，馬可尼無線電報(bào)公司建立。馬可尼發(fā)明的無線電報(bào)很快用于航海救險(xiǎn)。

1899年3月馬可尼實(shí)現(xiàn)了英吉利海峽相距45英里間的無線電通訊。1901年12月12日馬可尼又首次完成了橫跨大西洋的無線電通訊。

馬可尼在英國普爾度建立了一個(gè)大發(fā)射臺(tái)，采用音響火花式電報(bào)發(fā)射機(jī)發(fā)射信號(hào)，設(shè)在2000英里外的收?qǐng)?bào)機(jī)成功地收到了從普爾度發(fā)來的“S”字母。19世紀(jì)的技術(shù)史這一成功標(biāo)志著無線電報(bào)開始進(jìn)入遠(yuǎn)距離通訊的實(shí)用階段。為此，馬可尼和德國物理學(xué)家布勞恩共同獲得1909年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。馬可尼與他的無線電報(bào)機(jī)1910年馬可尼用水平天線收到6000英里外發(fā)出的信號(hào)，1916年后，他又研究短波無線電通訊，為現(xiàn)代遠(yuǎn)距離無線電通訊奠定了基礎(chǔ)。19世紀(jì)的技術(shù)史1933年12月8日馬可尼訪滬期間在上海交大為“馬可尼銅柱”奠基。波波夫從1889年起用電磁波向遠(yuǎn)處發(fā)送信號(hào)，首創(chuàng)接收機(jī)天線。他的技術(shù)可使無線電傳輸距離達(dá)50km，但由于沙皇政府未予以及時(shí)支持，這項(xiàng)技術(shù)未能推廣。19世紀(jì)的技術(shù)史三、內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明和改進(jìn)1．往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明和改進(jìn)19世紀(jì)內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展：從采用燃料看，經(jīng)歷了從火藥機(jī)、煤氣及到汽油機(jī)、煤油機(jī)乃至柴油機(jī)的演變；從燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械功的方式來看，走過了從真空機(jī)到爆發(fā)機(jī)再到壓縮機(jī)的演變。

1869年法國發(fā)明家里諾（1821—1900）二沖程、無壓縮、電點(diǎn)火煤氣機(jī)。制成了第一臺(tái)實(shí)用的內(nèi)燃機(jī),從此內(nèi)燃機(jī)第一次開始批量生產(chǎn)。19世紀(jì)的技術(shù)史1862年法國工程師羅沙提出等容燃燒的四沖程循環(huán)原理。1876年德國工程師奧托制成了第一臺(tái)四沖程往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)，這是一臺(tái)煤氣機(jī)，熱效率高達(dá)12%—14%。奧托在其35年中一直從事內(nèi)燃機(jī)研究，他把熱效率提高到20%以上。因此他獲得了內(nèi)燃機(jī)發(fā)明者的聲譽(yù)。奧托(1832～1891)19世紀(jì)的技術(shù)史奧托四沖程往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)應(yīng)用奧托循環(huán)原理19世紀(jì)的技術(shù)史19世紀(jì)末，用石油產(chǎn)品取代煤氣作燃料已成為必然趨勢(shì)。1883年德國工程師和發(fā)明家戴姆勒制成了高速立式的第一臺(tái)現(xiàn)代四沖程往復(fù)式汽油機(jī)。戴姆勒（1834—1900）德國機(jī)械工程師，汽油機(jī)和汽車的發(fā)明人之一，1886年制成第一輛四輪汽車，1890年建立戴姆勒汽車公司，1926年與本茨汽車公司