科学技术发展史-第16讲近代第二次技术革命

3
一． 近代第二次技术革命的动因
1.资本主义自由竞争全面发展的必然产物 2.19世纪自然科学全面繁荣为新的技术革命
奠定了科学基础 3.以蒸汽机技术为标志的生产技术体系不能
满足生产进一步发展的需求，迫切要求 新的动力革命
4
二.电力技术的发展
1.发电机的发明与改进 交流发电机 皮克西和西门子分别于1832年和1850年 研制了单向交流发电机； 俄国雅布洛契柯夫制成多向交流发电机 ； 意大利法拉里于1885年发明旋转磁场式 电机，使交流发电机初具现代实用形。
1. 内燃机的最初发明
蒸汽机的局限性：蒸汽机是一种外燃机， 以外燃方式工作导致热效率低下，锅炉要 承受高压，所以必须要用结实而厚重的材 料制造，因而结构笨重、体积大，运行也 不安全且操作复杂，不能随意启动和停止。 内燃机作为一种使燃料直接在工作容器内 燃烧放出热能并把它转化为机械功的动力 机械，能克服蒸汽机的上述局限。
19
戴姆勒 Gottlieb Daimler 1834-
1900
1885戴姆勒研制成比当时 一般内燃机转速高4倍的汽 油机。他先把这台汽油机 装在一辆自行车上，1886 年他又把它装在一辆马车 上，车辕改装成一套转向 机构，这样就制成了一辆 汽车。
20
本茨 Karl Benz 1844-1929
1882年法国德普勒建造了世界上第一条远距离直流输电 实验线路，其中直流发电机发出1.5千瓦电力，输电线 路长57千米；由于高电压大容量发电机制造困难，所以 远距离输电所需的高压电不可能从直流发电机直接获得 ，尽管瑞典瑟雷等人做过技术上的改进，但直流系统的 装置和运行方式仍十分复杂，造价昂贵。
7
（2）交流输电技术 1883——1885年，德国的高拉德和吉布斯、美国
37
吉他声的启示
贝尔和华生夜以继日地实验，但是就是听不到 声音。在苦苦思索中，远处传来的吉他声启发 了他们。
他们领悟到：送话器和受话器的灵敏度太低， 所以声音微弱，很难辨别。如果象吉他一样装 上一个共鸣器，就可以把声音放大了。
贝尔的实验草图 38
“华生，我需要你！”
1876年3月10日经过改装后的实验开始了。贝尔和华生 呆在相距几个房间各自的位置上。
11
内燃机
法国发明家雷诺于1860年制成 了第一台实用的内燃机，这是一 台二冲程、无压缩、电点火的煤 气机，它的效率不高，每马力需 要100立方英尺煤气，热效率仅4% ，电点火也不可靠，但毕竟平稳 运行了，导致了内燃机实现了批 量生产。
12
2.内燃机的重大技术突破
四冲程原理 1862年法国人德罗夏提出内燃机 的等容燃烧四冲程（吸气、压缩 、做功、排气）循环原理；为制 造高效率内燃机奠定了科学基础 。
贝尔刚开始实验，不小心把电池中的硫酸溅到身上，于 是呼叫起来：“华生，快来这里，我需要你！”在受话 器那一头的华生听到了通过电流传来的呼救声，直奔贝 尔的房间。
这是人类第一次用电话机传送的语言。这一年贝尔29岁 ，华生21岁。
39
无线通信
有线通信的局限性： （1）只限于定点之间的通信，无法做到移动目标
根据这一现象他制成了他称之为“无线电导体 ”的接收机。
5
2.电动机的发明与改
进
法拉第率先制成二相异步电动机模型，美国特斯拉 1886年制成二相异步电动机，俄国多里沃1889年发 明三相异步电动机、三相变压器和三相制输电，其 鼠笼式异部电动机构造简单、经济、可靠。
• 三相异步 电动机
• 三相变 压器
6
3.输电技术的发展
（1）直流输电技术的初期发展
17
“第一辆”汽车
1826年英国的布朗制造出一台4马力的 真空式煤气发动机，并把它装在一辆车 上，驱动这辆车爬上了肯特郡的一个小 山坡。
但这辆车没有达到实际使用的水平，也 没有引起人们的注意。
不过美国《吉尼斯世界记录大全》还是 把布朗的车列为世界上第一辆汽车。
18
An 1886 Benz Motorwagen
科学技术发展史
第16讲：近代第二次技术革命
1
一.近代第二次技术革命的动因 二.电力技术的发展 三.内燃机技术的发展 四.电信技术的勃兴 五.近代第二次技术革命的意义
2
内容简介 1.了解近代第二次技术革命的社会背景和
科学பைடு நூலகம்景； 2.了解近代第二次技术革命的发展过程及
重要技术创造，重点掌握电力、内燃机和 电信技术的发展过程及其重要意义； 3.正确理解第二次技术革命中科学、技术 与生产之间关系的新变化； 4.正确认识近代两次技术革命及其影响的 异同。
27
1.有线电报的三个阶段 作为电学在通讯领域的运用，电报是人们最早尝试的一
种形式，它大概经历了三个阶段：静电电报、电化学电 报和电磁电报。 只有电磁电报才具有实际应用价值，主要归功于英国的 科克（William Cook）、惠斯通（Charles Wheatstone ）和美国的莫尔斯（Samuel Morse 1791-1872）的推广 。
的威斯汀豪继发明和改进变压器； 1890——1891年从法国劳芬到德国法兰克福架起
了世界上第一条三相交流输电线路，全场170千米， 在此基础上，欧美各国相继建立起远距离交流输电 线路，三相交流的发电、变电、输送、分配和使用 上的安全、经济、可靠和方便性，为发展电力工业 开辟了广阔的前影。
8
三． 内燃机技术的发展
34
贝
“可视语言” 尔
贝尔致力于研究一种聋哑人 用的“可视语言”。他设想 在纸上复制人语言波的振动， 以便聋哑人能够从波形曲线
“读”出话来。这个设想最终没有成功。 但在多次实验中他发现，当电流导通和截止时
，线圈会发出噪声。
35
电话的基本原理
贝尔想到，要传送人的语声 ，必须造出一种能随语言的 音调而振动的连续电流。就 是说，必须用电波来代替传 递声音的空气波。
后来本茨公司和戴勒姆公司从竞争走 向合并，建立了历史最悠久的汽车公 司。
23
Henry Ford (1863-1947)
进入二十世纪后，各种 零部件的改进使得汽车 的优越性越来越明显。 汽车开始投入大量的生 产，1913年美国人福特 开办的汽车厂采用惠特 沃斯生产标准化零件的 方法建立了装配线，日 产1000辆汽车。福特被 誉为“汽车大王”。
麦克斯韦关于电磁波的预言和赫 兹（1857-1894）的证实（1888 ），为无线通信作了理论和实践 上的准备。
但是赫兹没有预见到无线电通讯 的现实可能性。
麦克斯韦 41
“无线电导体”
赫兹的实验鼓舞了其他科学家，他们尝试各种 办法来通过无线电波传输信号。
1890年法国人布兰利发现：封在玻璃管内的金 属粉末（铜、铁、铝或镍粉），对一般直流电 有很高电阻，因而不导电；但当电磁波通过这 些金属粉末时，它们会凝集在一起，电导率大 大增加，从绝缘体变为导体。
德国人本茨于1885年研 制成三轮汽车，这辆三 轮车由一个水平单缸的 汽油机驱动，因为这台 汽油机转速较低，这辆 车的时速只有12公里。
本茨对这种车型不断改 进，于1888年出售。 1893年本茨开始生产四 轮汽车，汽车工业从此 兴起。
21
22
本茨－戴勒姆公司
从此戴勒姆的事业开始兴旺发达，他 不仅生产汽车，还生产大批汽油机出 售，英国和法国汽车的发展就是从使 用戴勒姆的发动机起步的。
舶和机车。
狄塞尔—— 柴油发动机之父
16
4.内燃机的广泛应 用
内燃机特别是汽油机和柴油机的出现，得到广泛应用， 对农业和交通运输业的发展来说，内燃机的重要性甚至 于超过了电机。
内燃机的发明导致了一系列新兴交通运输方式的诞生： 导致了汽车工业的崛起；铁路运输技术的革新；1912年 第一艘柴油机驱动的远洋轮船的建成；1903年美国莱特 兄弟驾驶内燃机驱动的飞机首次飞上天空。
这就是贝尔后来设计电话的 基本原理。
36
华生
1873年贝尔辞去了波士顿大学语音学教授的职务，集 中精力于电话的发明。
由于在实验中要进行送话和收听，必须有两个人才行 。在一次偶然的机会里，贝尔遇到了18岁的电气技师 华生。
从此两人协同工作，华生还补充了贝尔所缺乏的电的 知识。贝尔一有新思想，华生马上动手制造。
30
莫尔斯发明的精华部分是他的电码。发报机送出的 电流可以是短的或长的，它给磁铁以相应的作用力 ，并推动钢笔在纸带上自动记录。
莫尔斯 电码
31
“上帝说要有什么，就有什么。”
1837年11月莫尔斯传送电报到十英里远的地方。1843在 华盛顿和巴尔的摩之间架设了最早的电报线。
1844年5月24日在华盛顿最高法院首次用有线电报进行 了公开通讯，电文内容取自《圣经》“上帝说要有什么 ，就有什么。”
24
Henry Ford and the Quadricycle, 1905
福特汽车
25
• 莱特兄弟“飞行者号”
• 莱特兄弟早期飞机
• 莱特兄弟滑翔机 26
四、电信技术的勃兴
物质基础：大量电磁学实验和理论成果。 对无线电通讯来说，理论基础由麦克斯韦奠定，亨利·
赫兹（Heinrich Rudolf Hertz 1857-1894）使得人工产生电磁波产生可能。 三个方面的成果：有线电报、有线电话、无线通讯。
13
第一台四冲程内燃机
（1）1876年德国人奥托发明奥托循环机。他率先依据该 原理研制成功第一台四冲程往复式活塞内燃机，这是第 一台单缸卧式、4马力等容燃烧的煤气机。此机小巧紧 凑，热效率高达12%—14%，这种内燃机得到大量推广， 性能也不断提高。热效率在1894年达到20%以上。
（2）这是内燃机技术的一次跨跃，摆脱了对蒸汽机的模 仿，获得了更高的机械效率；
14
3.内燃机的重大技术改进