1820年,丹麦科学家奥斯特发现电流磁效应后,1821年法国人安培和1829年德国人费希尼,都将这一原理应用于电报机。但因用了数十根指针和数十根电线,使装置太复杂,也没有能得到普及。
1832年俄国人希林,1834年德国人高斯和韦伯,对电报机又做了重大改进,使电线根数减少到两根,这是个相当大的进步。但是他们的电报机准确程度较差,比如发出一个C信号,则有可能收到一个D信号,这当然是不行的。
1838年高斯的学生斯坦怀因,对高斯的电报机进行了改进。斯坦怀因发现利用地线可以代替高斯电报机中的一根线,因此,从发送系统到接收系统,只需一根电线就可以了,这又是一个了不起的进步。同时,斯坦怀因还制成了用墨针在纸张上点点,以传送信号的印刷式电报机。但此时的电报机仍不太精确,科学家们为了克服这些缺点,继续进行着多方面的努力。
后来在改进电报机方面做出突出贡献的是美国人。在美国有一个画家叫莫尔斯,在一次偶然的机会中,他对电发生了兴趣,并产生了利用电来传送信息的想法。后来他认识了纽约大学的物理学教授盖尔,他从盖尔处学到了很多电气学知识,还得到了不少实验器材。通过盖尔的介绍,莫尔斯认识了当时在美国很有名气的一位电气学家亨利。亨利乐于助人,当莫尔斯找到他时,他毫无保留地把自己的研究成果告诉给了莫尔斯,其中也包括在改进电报机方面的研究成果。
在亨利的指导和帮助下,莫尔斯制作了一种叫做继电器的装置。继电器能把送往接收器的电流放大,这样就可以把信息传送得更远。
1838年莫尔斯又研制出了传送信息的新方法,在改进电报机方面取得了成功。他在电报机中,用电磁铁代替了指针,发出电报时,就在纸带上依靠电磁铁的作用,形成“·”、“-”等一系列符号,接收器如果得到了这些符号,就能知道收到了什么信息。这就是着名的莫尔斯电码。莫尔斯在他的电报机中使用了继电器,这样可以将弱小的电流信号放大,所以不管有多远,都能传送信号。
莫尔斯由一个不懂电气知识的画家,经过6年时间的努力,成了一个电报机发明家。他有过数不尽的磨难,但经过他不懈的奋斗,终于获得了成功,莫尔斯的这两项发明,在当时是绝无仅有的好方法。他是自学成才的典范。
发明完成以后,莫尔斯立即向有关部门申报并取得了专利。在此之后,由于经费上的困难,他的研究工作进展缓慢。1843年,在亨利等人的帮助下,他得到了实验援助费3万美元,莫尔斯的发明又逐渐见到了新的光明。1844年的一天,在巴尔的摩到华盛顿之间60千米的距离上,接上了电线,两地之间可以互通电报了。但是,这具有历史意义的电报的开通,并没有引起人们的注意。倒是两天之后的一个偶然的事情,才使有线电报通信被世人所关注。
当时巴尔的摩正在进行民主党的会议,大会决定推荐莱特为副总统候选人。当人们正准备把这件事通知在华盛顿的莱特时,突然传来了令人感动惊奇的消息:“本人谢绝民主党副总统的推荐。”这就是从莱特先生那里来的回信。怎么会这么快呢?谁也没有想到,这正是因为莫尔斯利用电报,把大会决议传到了华盛顿,而在华盛顿的电报接收员把这一内容告诉给了莱特,又把莱特的回信以电报形式传回到了巴尔的摩。当人们知道这件事果真是事实后,都惊呆了!从此,关于莫尔斯电报机的新闻,立即占满了各大报纸的头条,莫尔斯一举成名。
莫尔斯渐渐地得到了发明的报酬。虽然美国政府没有买他的专利,但对这项发明感兴趣的富翁们却提供了不少资金。因此,莫尔斯才有条件于1857年建立了自己的电报公司,而且公司日益昌盛。莫尔斯从1832年开始对电产生了兴趣并有一些设想,到1857年建立了自己的电报公司,经过了整整25年的努力,他终于获得了成功。莫尔斯对亨利和盖尔的指教具有良好接受能力,以及在实验及实用阶段所展示的伟大发明才能,是他获得成功的保证。莫尔斯由一个普通画家转变成了一个伟大的发明家,在此转变过程中,他为人类的电报通信事业做出了历史性的伟大贡献。
“人造光”
大家都知道,在白天有太阳光的照射,我们可以看到各种东西。要是在晚上看东西,就必须打开电灯,人们把电灯照的光叫做“人造光”。
人类最早在夜间照明是用篝火。经过了漫长的时间之后,人们用油灯和蜡烛代替了篝火。到18世纪,在美国发明了更为先进的天然气灯,但是使用天然气灯必须安装管道才能供气,所以只能用于城市,在美国的大部分地区则无法使用。
第一个研究用电来照明的是英国人戴维。1808年,戴维为了做一个实验连接了2000节电池,并在电池两极伸出来的铁丝上绑上了炭条。在炭条接触铁丝的一刹那,发生了一个奇怪的现象:两块炭条间产生了强烈的光。这光特别亮,是油灯和天然气灯都无法比拟的。于是戴维想到了将电用于照明,并很快投入到实际的研究工作中。经过了长期的努力,他终于发明了照明灯,叫做弧光灯。这种灯发出的光强度很大,特别适合用于剧场等大场所。但是弧光灯很粗糙,炭条也极易损耗,使用也不方便,无法普及到家庭。不过弧光灯的发明给了人们一个重要的启示:发明更为方便和实用的电灯是有可能的。于是,人们就以弧光灯为契机,开始了适合家庭使用的电灯的研究工作。正在人们的研究工作迟迟没有出现结果的时候,被称为“魔术师”的发明大王爱迪生也开始加入了研制电灯的行列之中。
1878年9月,爱迪生找到了已对改进弧光灯研究有一定经验的科学家威力斯先生。威力斯先生是个很慷慨的人,就把自己的发电机和弧光灯赠送给了爱迪生研究所。
爱迪生认为:用于家庭照明的话,像天然气灯的光亮度就够了;而孤光灯的光亮度太强,不适合家庭用,而且费用又高,无法普及。为了解决这个问题,爱迪生进一步提出:只用一个电源供电,如果不对电流进行分流,那么电灯的普及是很困难的。而在当时的条件下,科学界认为电的分流是不可能的。但是,发明大王爱迪生偏偏不信这个“邪”,开始了电流分流的研究工作,并取得了成功。同时还进行着白炽灯泡结构的构想。
不久,爱迪生发明了真空阀,他发现白金线在真空中有耐高温的特点。经过爱迪生的精心研究,终于在1879年研制成功了使用白金线的25瓦真空灯泡,并于1879年4月获得了专利。
由于白金线价格太贵,不利于普及,于是爱迪生就又回到了以前曾经进行过的对炭线的研究之中。但是用炭制出具有很大电阻的灯芯是很不容易的,爱迪生绞尽了脑汁,但一直没有什么好办法。
有一天,他看到了掉在地上的一根尼龙线,这时他似乎突然间明白了什么:“啊呀!怎么没想到它呢?”于是爱迪生又开始了新的实验:将尼龙线剪成一定长度,并往上涂上一层煤焦油和炭粉,然后将它放进镍制的马蹄型模具里烘烤,果然不出所料,产生了细细的炭线。接着他又用了整整两天时间,将炭线弯曲并放进玻璃灯泡中,然后小心翼翼地抽掉了里面的空气。这个时候,当他再一通电,突然高声喊叫起来:“啊,成功了!成功了!”
爱迪生心潮难平,对围上来观看的同事们说:“瞧,我们成功了,让我们再看看它的光芒吧!”大家屏住了呼吸,看着爱迪生用颤抖的手接上了导线,接着合上了开关。就在这一瞬间,电灯啪地亮了,研究所里立刻响起了掌声和吹呼声。这是个无比紧张而庄严的时刻,就是在这一天——1879年10月21日,人们期待已久的电灯,开始照亮了人们的生活,这就是世界上最初的白炽灯泡。
就在爱迪生发明的第一个白炽灯、第一次照亮人们的这一时刻,爱迪生一下子哽噎了,他太激动了,有许多无法言语的情感都停在胸口而难以表达。爱迪生和他的助手们,都静静地围在电灯周围,全神贯注地凝视着电灯。电灯整整发光达45个小时,他们也兴奋地在灯光下沉静了45个小时之后,才如梦初醒般地慢慢活跃起来。
电灯是爱迪生一生中最重要且对人类贡献最大的一项发明。爱迪生能成为发明大王,除了有超乎常人的智力以外,更因有不懈的努力和坚定的信念。
爱迪生发明屯灯的消息很快就震惊了世界,给全世界带来了喜悦。但爱迪生并没有止步,他继续致力于对电灯的改进。爱迪生在思考着:“第一个电灯亮了45个小时,这无疑是个进步,是个成果,但这样的寿命难以让它普及,必须研制出一种更为耐用的电灯。”为此,爱迪生试用了几千种植物纤维;并且变换了烤、烧、压缩等各种加工方法,但仍未见到功效。
灵感之神总是降落在有心人的身上。一天,爱迪生无意地摆弄着一把竹扇,忽然他想起这竹还没有试验过,这一想法像流星似地闪过他的脑际。于是他马上跳了起来,从竹扇上的竹条中抽出一根纤维。一烤,制成了一根结实的灯芯,然后将它密封在灯泡里,并抽成了真空通上了电流。结果光亮度比第一个灯泡还亮,而且寿命也延长了好几天。在这又一次成功中,爱迪生也又一次获得了新的力量。他为了制出更为耐用的灯芯,几乎试遍了各种竹子。到了1900年,炭化竹丝灯芯白炽灯泡的寿命,第一次突破了600个小时,即25个昼夜。
爱迪生发明电灯的消息传遍了世界各国,人们都纷纷要求使用这一成果。但是当时还没有发电厂,只能用伏打电池供电。每一个伏打电池就像枕头那么大,点亮电灯需要100节这样的电池,显然,这在家庭中使用是很不方便的。