谁发明了交流电

2025 年 2 月 3 日 | 阅读 9 分钟

AC 代表交流电。如果没有交流电,家电、办公室、工厂等的电器都无法正常工作。电流是一种看不见的能量,以多方面的方式驱动着当今的现代世界,并具有其特性和巨大的应用。

Who Invented AC Current

交流电是指电荷的流动,它会以固定的间隔改变方向。交流电为家庭供电,并在很大程度上促进了通信和交通系统。在当代,交流电是现代文明的支柱,为工业、商业、基础设施和家庭供电。交流电可靠且高效,其适应性不断推动创新。交流电持续塑造着技术格局,并推动着数字时代的进步。

关于交流电

交流电,简称交流电,被定义为一种电电流,其大小和极性随时间的规律间隔而变化。

交流电符号

交流电以固定的周期改变方向,因此使用正弦波 (~) 符号作为交流电的符号。

交流电的来源

交流电的一个常见例子是交流发电机。它是一种将机械能转化为交流电的电器。其他交流电源包括火力发电机、水力发电机和水力发电站。

现在,备受瞩目的问题“谁发明了交流电?”将在下面讨论。

谁发明了交流电?

  • 希波利特·皮克西
    交流电的早期创始人之一是希波利特·皮克西。他是一位来自法国巴黎的仪器制造商。他通过设计基于法拉第科学家发现的电磁感应原理的交流发电机,第一个提出了交流电的概念。
  • 尼古拉·特斯拉
    Who Invented AC Current
    特斯拉于 1856 年 7 月 10 日出生于奥匈帝国,1884 年作为一名物理学家移居美国。他是一位美国发明家、机械工程师和电气工程师,拥有 300 项发明专利。他因交流电的产生、传输和应用而受到赞誉,与直流电相比,交流电可以传输到更远的距离。他的母亲杜卡是他早期灵感的来源,因为她小时候也发明过小型家用电器。显而易见,特斯拉从他母亲那里继承了某种发明精神。
    特斯拉在成长过程中,曾在德国、布拉格和奥地利等多个地方接受教育。他还在 1870 年访问了布达佩斯,并在那里的一家电话交换局工作。
    在布达佩斯生活期间,特斯拉偶然发现了感应电动机的构想,并对其发明进行了一些改进。特斯拉获得了为一块旋转于两圈带电线圈之间的铁(转子)产生电流的装置的专利。当通过某种形式的机械能(例如水力或蒸汽)强迫其旋转时,这种旋转磁场装置会产生交流电。
    当用户接收到感应电流并将其传输到另一个旋转磁场装置时,第二个机器就变成了一个交流感应电动机,从而产生机械能。
    感应电动机广泛用于家用电器,例如烘干机和洗衣机。 这类设备正在得到更多开发,为工业生产和电力应用提供了新的推动力。
    感应电动机的构想只是特斯拉整体发明中的一小部分。通过一系列开创性的专利,他展示了包括变压器、发电机、输电线路、灯具和电动机在内的多相交流电系统。尼古拉·特斯拉的工作提供了电力生产和利用所需的所有要素。因此,在他的工作中,他完成了从电源到用电者的闭环。即使现在,特斯拉构想的交流电力系统仍然保持不变。
  • 乔治·威斯汀豪斯
    Who Invented AC Current
    威斯汀豪斯是一位多产的发明家,他通过推广电力在交通和动力方面的应用,塑造了历史进程。在他的指导下,他凭借自己的发明推动了铁路的发展。乔治·威斯汀豪斯除了是一名工程师外,还是一名工业管理者,他对历史产生了巨大的影响。 他曾指导 60 家公司在他任职期间推广他的发明。在这项事业中,他的电力公司最终成为美国最大的电力公司之一,并通过在国外开设公司扩大了他的业务范围。

早期

他于 1846 年 10 月 6 日出生于纽约州中部桥。他的父亲在一间制造农业机械的制造公司工作。在美国内战期间,威斯汀豪斯曾在骑兵部队服役两年,然后于 1864 年晋升为海军代理三等助理工程师。他于 1865 年短暂就读大学,但在 1865 年 10 月 31 日获得旋转蒸汽发动机专利后辍学。

发明

他发明了一种替代脱轨货车在铁轨上的设备,并开始创业生产他的发明。1869 年 4 月,他获得了他一项重要发明——空气制动器的专利。这项装置首次使火车司机能够以故障安全精度停止火车。 后来,它被世界上许多铁路公司采用。在威斯汀豪斯发明之前,火车事故很常见,因为制动器必须由不同的司机制动员跟随司机的信号手动施加到每节车厢上。

出于对潜在利润的认识,威斯汀豪斯于 1869 年 7 月创立了威斯汀豪斯空气制动器公司,并担任总裁。他继续改进空气制动器设计,后来将其改造为自动空气制动系统和三通阀。

威斯汀豪斯后来通过创立 Union Switch and Signal Company 将业务扩展到美国的铁路信号行业。他通过在加拿大和英格兰创办公司,扩大了他的行业。

威斯汀豪斯电气公司

威斯汀豪斯很早就看到了电力的潜力,并于 1884 年成立了威斯汀豪斯电气公司。后来,它以威斯汀豪斯电气制造公司的名称而闻名。1888 年,他获得了尼古拉·特斯拉多相交流电系统专利的独家权利,并让特斯拉加入了威斯汀豪斯电气公司。

他还面临公众对交流电形成的某些阻力。托马斯·阿尔瓦·爱迪生反对它,称其危险且危害健康。这种观点得到了一些支持,例如有报道称交流电被用于资本犯罪。然而,尽管他毫不气馁,他通过他的公司设计并在 1893 年芝加哥世界博览会上提供照明系统,展示了他的可行性。

后续发展

1888 年,威斯汀豪斯电气公司的负责人乔治·威斯汀豪斯购买了特斯拉发电机、电动机和变压器系统的专利权。他将特斯拉交流电系统应用于 1893 年芝加哥世界博览会的照明。之后,于 1896 年,特斯拉系统被部署在尼亚加拉瀑布,这是当时世界上第一个最大的水电站。特斯拉线圈由尼古拉·特斯拉发明,并广泛应用于电视机、收音机、汽车启动器以及各种电子设备。

特斯拉的对手是那个时代最伟大的科学家之一,托马斯·爱迪生。特斯拉在 19 世纪 90 年代比爱迪生更受欢迎。据信,他的电力发明给他带来了名声,但没有带来财富。在他事业的巅峰时期,他的朋友圈包括实业家、金融家和科学家。 然而,特斯拉于 1943 年独自一人、身无分文地在纽约的一间酒店房间里离世。

特斯拉的发明仍然吸引着世界,世界通过将磁通量密度的单位命名为特斯拉来纪念他非凡的科学知识。

电流战争(直流电 vs 交流电)

哪种电流更可行?当 19 世纪电力开始普及时,村民们就提出了这个问题。

Who Invented AC Current

在电力技术发展的早期,人们使用直流电和交流电。交流电用于照明路灯,而直流电则供应给私人住宅。由于直流电只能短距离输送,因此出现了许多地方性的发电站。

传奇科学家托马斯·爱迪生和他的公司 Edison General Electric 在直流电技术发展中发挥了关键作用。 爱迪生是直流电的坚定倡导者,这一点很明显,因为他拥有大量直流电技术的专利。在这些专利中,他最受欢迎的专利是碳丝灯泡。

与爱迪生相反,乔治·威斯汀豪斯看到了交流电的巨大潜力,并主张将其供应给工业和家庭。爱迪生计划在靠近住宅区的地方建造许多分散式发电站。 相反,威斯汀豪斯提出了一个完全不同的概念。在他的计划中,他计划建造大型发电站,将电力远距离输送给家庭,因为这个概念更有效率,并被采纳了。它还引起了许多实业家的共鸣和接受,因为它有很多优势。

爱迪生出于多种原因,包括市场份额的萎缩,强烈反对交流电的扩张。他利用他的专利禁止竞争技术的传播。

结果,白炽灯的制造商也控制了正在使用的电网,从而扼杀了竞争和创新。

电流战争的升级

托马斯·爱迪生在发明他的电流系统时强调了安全性。他试图专注于非危险且廉价的操作。这项发明与燃气的使用形成对比,燃气经常引起火灾和爆炸。爱迪生对这项技术持怀疑态度,因为它很有名,可能会对声誉造成无法弥补的损害,并引起公众对电的犹豫。

当美国后来引入“电椅”时,人们试图将威斯汀豪斯支持的交流电与执行罪犯联系起来。目的是将交流电与处决罪犯联系起来。然而,这一尝试仅取得有限的成功。

交流电占了上风

尽管面临媒体负面宣传和专利纠纷,交流电最终还是占了上风。这完全是由于交流电在多个方面的技术优势。导致交流电成功的原因之一是当时爱迪生的专利权已过期。

直到 20 世纪中叶,欧洲的直流电网才消失。在美国,这种情况发生在 2007 年,当时最后一个主要的电力供应商停止了纽约的直流供电。直流电在极少数情况下使用,例如用于海底线路的电力传输。

Who Invented AC Current

当今电网的另一个重要优势是尼古拉·特斯拉在电流战争(当然,他的发明对结果产生了重大影响)期间发明的多相交流电的供应。多相交流电的优点是电流以不间断的速率供应,与直流电相同。

结论

尼古拉·特斯拉发明的交流电(AC)是电气工程和技术史上最重要的成就之一。特斯拉在 19 世纪后期进行的卓越工作为电力的大规模供应和利用奠定了基础,彻底改变了行业,并以前所未有的规模提高了生活水平。他的发明包括交流电系统、感应电动机和多相输电,解决了直流电(DC)的局限性,并为远距离高效供电铺平了道路。

特斯拉的作品展示了他对电磁原理的深刻理解,同时也展示了他独特的创新方法。交流电技术的广泛应用,尤其是在 1893 年芝加哥世界博览会上取得成功,以及后来他在与直流电的电流战争中获胜,都凸显了他系统的优越性和明智性。交流电的应用已成为现代基础设施的支柱,为家庭、工业和城市供电,并在多个领域为技术进步提供了新的动力。

最后,特斯拉发明的交流电是他才华和科学实力的卓越证明。 他的贡献彻底改变了我们生产、传输和利用电能的方式,为世界带来了新的活力,并推动了现代的进步。他的创新的影响持续回响,并彰显了他变革性的远见和科学实力。


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