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第27章 电力革命时代的来临——19世纪以电能应用为主要标志的

动力革命电力革命是从19世纪下半叶出现的,以电能的应用为主要标志的动力革命,是近代以来的第二次技术革命的主要内容。这次技术革命起源于欧洲,完成在美国,持续到20世纪30年代。电力革命的出现有社会的和科学发展的多种因素,电磁理论的问世和社会生产对新能源的渴求是导致这次革命发生的主要因素。

19世纪中叶,经过第一次工业革命的洗礼,资本主义各大国的面貌发生了巨大变化。由于使用蒸汽机作动力,生产力有了极大提高。英、法、德等国的棉花加工量、生铁产量都以几十倍、上千倍的速度增长。铁路、轮船、交通运输的发展,世界市场的形成,世界贸易的活跃,城市化建设的需求扩大,蒸汽动力的局限性逐渐暴露出来了。使用蒸汽机作动力费用大,效益低,最大热效率只有8%,大部分能量都损耗了;蒸汽机笨重庞大,启动不便,能量的增加很不容易,需要增加新锅炉,盖烟囱。所以,社会需要一种新能源来替代蒸汽动力。而与此同时,蒸汽机技术推动了热力学、化学,电学理论的发展,又为新动力的产生提供了理论的可行性,特别是电磁理论的建立为电力新能源的出现提供了科学理论基础。对于电现象、磁现象,人类很早就有所发现和认识。1745年荷兰人发明蓄电池,1831年英国科学家法拉第通过实验研究发现电磁感应现象,证明,用磁可以生电,这样人类终于找到了在电池之外大量产生电流的方法。1873年英国科学家麦克斯韦集电磁理论之大成,出版了《电磁学通论》。在这部巨著中,麦克斯韦用数学方法从理论上证明,电、磁、光三者之间本质上是统一的,从而建立了第一个完整的电磁理论体系。

电磁理论直接推动了电机的发明和使用。1821年法拉第制作了一台电动机的实验模型,后经过几代人的不断改进,电动机终于达到工业上实用的水平。但电动机要真正应用到生产中,还必须有充足的电源,发电机就应运而生了。1860年德国工程师西门子研制成功第一台直流发电机,1882年爱迪生在美国建成世界上第一座直流发电厂。直流电机的弱点使人们把眼光转向交流电,1889年俄国工程师多里沃多布罗勿斯基发明厂三相异步电动机、三相变压器、三相制,交流电才可以应用。此前的1882年,法国物理学家、工程师德普勒解决了远距离高压输电问题。90年代,西方大国纷纷建造大型中心发电站。取得电力的途径也多样化,用水力、火力、风力发电。

电能的特点是功率大、转速仪、能源稳定、价格低廉,它的开发和利用必然导致工业革命。在欧美纷纷拆除蒸汽锅炉和烟囱,输入电,换上电动机;新建的大型工厂更是直接采用了电力。在美国,19世纪90年代,工业基本上都已用上了电动机,1902年美国全国发电量达60亿千瓦,到1929年已达1170亿千瓦;1914年电机总马力有88.3万匹马力,1929年达到了515万匹马力。另一个电力工业发达国德国,电动机在工厂动力中的比例从1914年的39%增加到1929年的78%,1913年德国电站的装机容量为360万千瓦。

电力革命提高了生产力。19世纪最后30年内,世界工业总产值增加了两倍多,其中钢铁产量增加了55倍,石油产量增加了25倍;社会化大生产开始向自动化、电气化方向前进,美国在1929年电气化程度达到70%。电力革命后,有些产品的结构复杂、生产技术含量高,需要大型生产设备,因此导致企业规模日益扩大,股份制公司出现并得到广泛发展;垄断组织也出现了,标志着自由资本主义过渡到垄断资本主义。

电力革命引起了信息传输技术的革命。1840年莫尔斯发明有线电报并取得专利,1844年华盛顿到巴尔的摩间40公里的电报线架设起来了,5月24日,莫尔斯拍发了那条著名的电文——“上帝创造了何等的奇迹!”此后,远距离电报通讯迅速发展起来,1850年在英吉利海峡铺设了海底电缆,1865年又铺设了大西洋海底电缆。电报发明不久,一种更简便的通讯方式——电话诞生了,1876年发明家贝尔在美国取得电话专利权,到1910年全美国有电话700万部。有线电报和有线电话的发明对传统的通讯方式来说是一个根本性变革,但有线通讯还有它的局限性,即使用受到线路的限制,打破限制的无线通讯研制加速。1895年意大利发明家马可尼成功地完成了一次无线电通讯,同年俄国科学家波波夫也进行了无线电通讯表演,1901年波波夫研制出无线电话接收机。由于受战争的刺激,无线电话发展很快,1915年美国建立了横渡大西洋的军用无线电话通信。1923年,伦敦到纽约的无线电话正式开通。无线电广播也于20世纪初开始了。1906年底,美国成功地进行了一次无线电广播,1920年在美国的匹茨堡设立了广播电台,开始正规的定时广播。随后,雷达和电视也制造出来了。

电力革命引起了工业结构的变化。一系列新的工业部门产生了。首先是以发电、输电、配电、用电为主要内容的电力生产工业和制造发电机、电动机、变压器、电线电缆等电气设备工业的产生;仪表工业出现了;电镀、电焊、电解、电火花加工等新兴加工业兴起了。旧的工业部门由于生产技术的改造而得到飞跃发展,钢铁工业就是一个突出的例子。19世纪中叶时,人们已掌握了“吹气精炼”技术,贝氏转炉在许多国家扎根,但是低品位铁矿石还不能炼出优质钢,1877年英国技师托马斯发明了碱性转炉炼钢法,从而解决了这一问题。1864年法国人马丁和德国的西门子兄弟同时宣布发明了平炉炼钢法;19世纪末,电炉炼钢成功,后经过不断改进,到20世纪70年代电炉炼钢已占世界钢产量的18%。1923年美国钢产量达到4490万吨,1929年又增到5600万吨,增长26%。高速发展的重工业使之在国民经济中的比重逐渐加大,进入20世纪超过轻工业,成为国民经济的支柱产业。

电力革命使人民的生活也发生了巨变。1877年,美国发明家爱迪生发明了录音器,并由此制造出留声机、录音机、麦克风等;1879年爱迪生又发明了电灯,1910年美国通用电气公司用钨丝制造灯泡,提高了灯泡的耐用度,电灯逐渐在家庭中普及。1924年在美国用电照明户已占50%以上比例;在英国1920年用电户73万户,1939年达900万户。1893年,爱迪生又发明了电影放映机,20世纪初,出现了最早的电影院。电气化使家用电器也发展起来,1921年美国有4000台电冰箱,1929年达到90万台;电熨斗、洗衣机、吸尘器等在1920~1930年逐渐走入美英等西方国家的家庭。

总之,电力革命是世界文明发展史中又一个重要里程碑。

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