谁发明了直流电

直流电，通常缩写为DC电流，是电力和电子领域的一个重要概念。这种电流通常以单向电荷供应为特征。与交流电（其方向会定期反转）相反，直流电沿一个方向流动。直流电的常见来源包括电池、太阳能电池和直流发电机，这些对小型家用电器到大型工业设备等电气设备的运行至关重要。由于其简单性和稳定性，直流电已成为可再生能源技术、交通运输和电信等多个领域的重要组成部分。

对于从事电气工程及其相关领域的人员来说，理解直流电非常重要，因为它构成了现代电子和电力系统的骨干。

在本文中，我们将详细讨论直流电的发明者。

什么是直流电？

直流电是指电荷沿单一方向或单向流动。它与交流电（其方向会定期改变）相反。

直流电路类型

每个电路都可以分为三类：串联、串并联和并联。因此，直流电路也可以按以下方式分类：

• 直流电路，
• 串联和并联直流电路，
• 并联直流电路。

电流单位

库仑是直流电的国际单位，或安培，它是电流的基本单位。

1安培 = 1A = 1库仑每秒 = 1c/s

直流电的特点

1. 恒定电压：在直流电路中，电压保持不变，这意味着电路中两点之间的电位差保持不变。
2. 单向流动：直流电的基本特性之一是电子电荷沿一个方向流动，从正极流向负极。
3. 稳定电流：只要电路保持闭合且电源提供恒定电压，直流电路中的电流供应就保持稳定不变。
4. 低频率：直流电的频率为0赫兹，这意味着它不像交流电那样振荡。
5. 极化：直流电可以很容易地使端子极化，这意味着端子的一端可以带正电，而另一端可以带负电。

测量直流电流

一种称为直流安培计或直流钳形表的设备可以在不拆卸导线的情况下，通过钳住导线来测量直流电。直流安培计通常串联在电路配置中。直流钳形表通过钳住导线来测量电流，而无需拆卸导线。

一个简单的直流安培计由分流电阻、灵敏的仪表机构和量程选择开关组成。仪表机构计算通过分流电阻的电流，该电阻与电路串联。量程选择开关使您能够选择不同的电流范围进行量化。直流安培计有模拟和数字设备两种。

另一方面，直流钳形表利用磁线圈来检测电流流过导线时产生的磁场。线圈环绕导线，仪表显示电流读数。直流钳形安培计更易于使用，因为它们不需要从电路中拆卸导线。像简单的直流安培计一样，它也有模拟和数字两种。

托马斯·阿尔瓦·爱迪生

美国发明家托马斯·阿尔瓦·爱迪生于1847年2月11日出生，他凭借其杰出的发明，包括电灯泡和留声机，彻底改变了世界。他被认为是19世纪末和20世纪初技术和科学进步的代表人物。

速览

• 著名：突破性技术的发明者，包括电灯泡和留声机
• 父母：南希·艾略特·爱迪生，萨姆·爱迪生二世
• 出生：1847年2月11日
• 地点：俄亥俄州米兰
• 教育：接受了3个月的正规教育，直到12岁都在家学习。
• 配偶：米娜·米勒，玛丽·斯蒂尔韦尔
• 主要发明：四路电报、留声机、不易碎的“蓝色琥珀”滚筒录音机、电动笔、白炽灯泡的一个版本及其集成操作系统，以及电影摄影机。
• 子女：玛丽昂·埃斯特尔、托马斯二世、威廉·莱斯利（与玛丽·斯蒂尔韦尔所生），西奥多·米勒（与米娜·米勒所生）

早年生活

托马斯·阿尔瓦·爱迪生于1847年2月11日出生在俄亥俄州米兰，父母是萨姆和南希。他是加拿大难民的儿子，母亲是一名教师。爱迪生的母亲最初来自纽约，后来移居加拿大维也纳，在那里她遇到了爱迪生二世并嫁给了他。萨姆的祖先可以追溯到美国独立战争结束时逃往加拿大的英国保皇派。但是，当他参与安大略省的失败叛乱时，他被迫返回美国。他们于1893年在俄亥俄州定居。一家人于1854年迁往密歇根州休伦港，萨姆在那里从事木材生意。

早期教育、青年时期和第一份工作

他在青年时期常被称为“阿尔”。他是兄弟姐妹中最大的一个，共有七个。其中四个活到成年，爱迪生出生时，他们都还是青少年。在早期成长阶段，托马斯身体不好，学习成绩也很差。当一位老师指出爱迪生“迟钝”或慢时，他的母亲感到被冒犯和愤怒，决定离开学校并在家里教爱迪生。爱迪生在他生命的后期谈到他的母亲时说：“我的母亲造就了我。她如此真实，如此信任我，我感到我有了为之而活的人，一个我绝不能让她失望的人。”在很小的时候，他就表现出对机械事物和化学实验的迷恋。

1859年，爱迪生在底特律大干线铁路上做起了卑微的工作，例如卖报纸和糖果。他在休伦港开始了两个生意，一个报摊和一个新鲜农产品摊位，并通过火车免费或以非常低的成本进行贸易和运输。爱迪生为他的化学实验建立了一个实验室和一个印刷机，在那里他创办了《大干线先驱报》，这是第一份在火车上出版的报纸。一场意外的火灾迫使他停止在火车上出版。

听力丧失

当他达到12岁时，他失去了所有听力。有几种理论支持这一说法。一些人声称这发生在童年时期的猩红热。另一些人将其归因于爱迪生在行李车厢中引起火灾后，列车员掌掴了他的耳朵，但据称这一事件从未发生过。爱迪生将他的听力丧失归咎于一次他被抓住耳朵并被举到火车上的事件。尽管如此，他并没有让这种残疾影响他的决心，相反，这对他来说是一个优势，因为它让他可以自由地专注于他的实验和科学研究。然而，他的耳聋确实导致了他与他人交往时的孤僻和害羞。

电报员

爱迪生从一辆正在驶来的货车下救出了一个3岁的孩子。为了表示感谢，这个3岁孩子的父亲J.U. MacKenzie奖励爱迪生铁路电报学知识。爱迪生在休伦港找到了一份电报员的工作。同时，他也继续进行他的科学实验。从1863年到1867年，爱迪生在美国各地辗转从事电报工作。

对发明的热情

爱迪生于1868年搬到波士顿，在那里他加入了西联电报局并开始从事发明工作。爱迪生于1869年1月辞职，决定全身心投入发明。他的第一个发明是电动投票记录器，他于1869年6月申请了这项机器的专利。然而，政客们不赞成在选举中使用投票机。看到政客们不愿使用这台机器后，爱迪生决定不再发明没有人想要的东西。

1869年中期，他搬到纽约市。爱迪生的朋友富兰克林·L·波普为他提供了一个房间，让他可以在塞缪尔·劳的金指示器公司睡觉和工作。当爱迪生成功修复一台损坏的机器时，他被雇来维护和改进打印机。

在接下来的阶段，爱迪生从事了多个项目，并与电报业务建立了合作关系。爱迪生与富兰克林·L·波普和詹姆斯·阿什利联手创建了一个名为波普、爱迪生公司的组织。他们宣传自己是电气工程师和多种电气设备的开发商。爱迪生获得了多项电报改进专利。后来，该合伙企业于1870年与金银股票电报公司合并。

美国电报公司

爱迪生还与威廉·昂格尔在新泽西州纽瓦克共同创立了纽瓦克电报公司，生产股票打印机。他在随后的几年里成立了美国电报公司，致力于开发自动电报系统。

后来，1874年，他开始为西联电报公司开发多路电报系统，并最终开发出一种四路电报，可以同时双向传输两条信息。当四路电报的专利权出售给主要竞争对手大西洋与太平洋电报公司后，随后发生了一系列法律诉讼。西联电报公司赢得了这场法律战。除了所有的发明，他还于1875年发明了电动笔。

家庭与婚姻

爱迪生的个人生活影响了他的性格。他的母亲于1871年去世，同年圣诞节，他与前雇员玛丽·斯蒂尔韦尔结婚。尽管爱迪生爱他的妻子，但他们的关系却充满了波折，通常归因于他沉迷于工作和长期生病。爱迪生大部分时间都在图书馆度过，甚至睡在那里。他还经常与他的男性同事互动和相处。

尽管如此，他们还是迎来了第一个孩子，名叫玛丽昂，出生于1876年2月。后来，他们的第二个儿子出生，名叫小托马斯，出生于1876年1月。爱迪生给他们起了昵称“点”和“划”，表示电报术语。爱迪生的第三个孩子威廉·莱斯利于1878年10月出生。

他的妻子于1884年去世。她的死因归因于癌症或用于治疗的吗啡药物。爱迪生再次结婚，他的第二任妻子名叫米娜·米勒，是俄亥俄州工业家刘易斯·米勒的女儿。刘易斯·米勒创立了查特奥瓜基金会。爱迪生于1886年2月24日与米娜·米勒结婚，并育有3个孩子，分别是玛德琳（出生日期：1888年）、查尔斯（出生日期：1890年）和西奥多·米勒·爱迪生（出生日期：1898年）。

门洛公园

爱迪生于1876年在新泽西州门洛公园开设了一个新实验室。爱迪生曾经同时从事各种发明，并进行了大量实验来解决许多问题。他评论道：“我从不放弃，直到我得到我想要的。负面结果正是我所追求的。它们对我来说与正面结果一样有价值。”爱迪生是一个工作狂，他喜欢长时间工作，他也期望他的下属也能如此。

1879年，在对其他几项发明进行了广泛的实验和经验之后，爱迪生发明了一种可以燃烧40小时的碳灯丝——第一批可用的白炽灯泡。

虽然爱迪生没有认真研究他的留声机，但其他科学家继续这项工作并对其进行了改进。

爱迪生与直流电

爱迪生知道如何引导或利用电力的潜力。他深受本杰明·富兰克林百年前放风筝实验的启发。爱迪生意识到这个实验可以更进一步。他很快发现并开发了直流电。

支持直流电的理由

激烈的竞争造就了伟大的故事。人们喜欢竞争的运动队、决斗的个人或对立思想之间的冲突故事，部分原因在于竞争也造就了伟大——激励我们做得更好。回顾19世纪80年代席卷美国的“电流之战”，当时发明家托马斯·爱迪生和乔治·威斯汀豪斯竞相完成那个时代最重大的工程挑战：将电力带到城市和工业。这不仅仅是一场品牌之战，交流电与直流电之争，而是一场关于如何最好地利用电力的斗争，其中爱迪生支持一种名为“直流电”的系统，而威斯汀豪斯则开创了“交流电”。竞争是残酷而激烈的，但在塞尔维亚天才尼古拉·特斯拉的帮助下，威斯汀豪斯最终取得了胜利，为交流电网奠定了基础，如今它为全球70亿多人供电。

但这并非故事的结局。直流电并没有完全消失：你现在使用的设备，例如手机、笔记本电脑、微波炉、电视和LED灯。有趣的是，特斯拉汽车中的电池用直流电充电比用尼古拉·特斯拉偏爱的交流电充电快8倍。价值百万美元的问题是，如果交流电“赢得了战争”，为什么直流电无处不在？

谈到直流电，电子在电路中流动的方向，对于直流电，它们沿一个方向流动——从电池的负极到正极；与交流电相比，它们以固定的时间间隔不断反转方向，每秒交替50或60次。两种系统本身都没有“更好”之说，但它们更适合不同的目的。例如，由于数字硬件的工作方式，你的电脑需要稳定的直流电，但为了让它正常工作，你首先需要将电送到你的房子，而在19世纪80年代，交流电在这方面占据了优势。

要将电荷远距离传输，需要很大的推力，技术上称为电压。当时，用交流电比用直流电更容易实现这一点，这意味着威斯汀豪斯可以从尼亚加拉大瀑布发电并将其传输32公里到布法罗。相比之下，爱迪生受限于较短的距离，需要在全市范围内设置发电机。因此，每个系统都根据其优点加以利用，今天，我们的发电站和电网大多是交流电，我们的设备越来越多地使用直流电，我们的房子里充满了将交流电转换为直流电的适配器。

是时候重新考虑了吗？然而，现在是21世纪，随着技术的发展，这两种系统的优缺点也发生了变化，这使我们有机会根据我们面临的新挑战重新思考这些古老的观念。例如，截至2022年，全球仍有近十亿人无法用上电，联合国旨在到2030年解决这个问题。但与此同时，我们正经历着由我们对不可再生能源的依赖所引起的气候紧急情况。那么，我们如何才能在扩大电力消耗的同时限制其对环境的影响呢？事实证明，直流电可以帮助解决这两个问题。

首先，我们的主要可再生能源来源之一默认是直流电。当阳光照射到太阳能电池板中的电池时，它会激发其电子，使它们沿一个方向移动，从而产生直流电。它可以转换为交流电并输送到电网。不过，还有另一种选择：将爱迪生的弱点——需要在用电点附近发电——转化为优势，并建立所谓的微电网，例如，在办公楼屋顶安装太阳能电池板，为电脑和LED照明供电，并最大限度地减少低效的直流-交流-直流转换需求。对于电力普及率低的国家来说，这个想法更为重要，因为它们大多位于阳光充足但交流电网基础设施稀缺的地区。然而，通过太阳能微电网，它们可以生产自己的清洁、廉价、可靠的能源。

更重要的是，太阳能资源丰富的国家甚至可以通过出口电力获利——只要将其转换为交流电进行传输，对吗？嗯，不一定：爱迪生遇到的高压直流电问题实际上在20世纪中叶就解决了，“高压直流输电线路”从那时起就一直在使用，因为事实证明，它们在超过500公里的距离上比交流电更高效。现代高压直流输电线路甚至可以在各大洲之间运行，例如摩洛哥到英国的海底电缆项目，将近4000公里的可再生能源输送到英国！高压直流电可以连接区域电网——例如为北美大部分地区服务的五个电网——形成一个大电网，通过增加电力来源的范围来降低电力成本并提高可靠性。

所有这些都表明爱迪生并没有输掉电流之战，只是输掉了第一场战斗。这并不意味着采用交流电是错误的，或者我们应该拆除现有电网。但如果我们要建立高效、有弹性、低碳的全球经济，我们将需要的不仅仅是威斯汀豪斯的交流电或特斯拉品牌的汽车车队；我们还需要更好地利用一项历经一个多世纪才发展成熟的技术：爱迪生的直流电。

结论

托马斯·阿尔瓦·爱迪生发明直流电是科学界的一项里程碑式的壮举，被认为是电力传输领域的颠覆性创新。他宝贵的贡献为现代电气系统奠定了基础，并促进了电气系统在家庭和商业场所的普及。通过建立第一个配电网络，爱迪生不仅彻底改变了社会获取和使用能源的方式，还开启了塑造当今现代世界的创新时代。

他对直流电的崇高工作是电气化现代世界的基石。它将永远证明他的独创性和他在塑造电气工程和能源分配格局方面的关键作用。