電燈、電報(bào)與電話的發(fā)明
1.電燈的發(fā)明

就在伏打發(fā)明電池不久，英國(guó)皇家學(xué)會(huì)的戴維(1778-1829年，英國(guó)）觀察到二根碳電極接觸后再分開的瞬間，電流會(huì)產(chǎn)生很亮的弧光。他于是用2000個(gè)伏打電池串聯(lián)成電池組，制成了第一個(gè)碳極弧光燈。但是，電池貯電有限，不能長(zhǎng)時(shí)間維持弧光燈工作。到40年代，雖然有丹尼爾新電池出現(xiàn)，碳棒也有了改進(jìn)，弧光燈仍難推廣使用。

1853年，人們用磁電機(jī)代替蓄電池向弧光燈供電。同一時(shí)期里，俄國(guó)的亞布齊柯夫發(fā)明了兩根碳棒并列放置的弧光燈，其優(yōu)點(diǎn)是不要調(diào)整二根碳棒的問題，省去了許多麻煩，人們稱它是電蠟燭。80年代后，由于有了發(fā)電機(jī)供電，弧光燈得到推廣，當(dāng)時(shí)多用于燈塔。

白熾燈起源于20年代，法國(guó)的一位物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)鉑絲在通過強(qiáng)電流時(shí)，由于發(fā)熱而呈現(xiàn)白熾發(fā)光的狀態(tài)。1840年，英國(guó)人格羅布為了防止高溫氧化作用，他用玻璃杯倒扣在水中獲得真空，然后把通電的鉑絲置于其中發(fā)光，鉑絲的壽命果然大大延長(zhǎng)。次年，馮.馬林治把這一裝置改進(jìn)成抽成真空的電燈泡。1845年，美國(guó)人斯塔研制出兩種供幻燈機(jī)使用的電燈。一種是把鉑絲密封在真空的玻璃瓶中，另一種是用碳棒代替鉑絲。1852年，羅巴林發(fā)明了給白熾燈安裝燈口的辦法。1860年，化學(xué)家斯旺(英國(guó)）設(shè)計(jì)出一種低電阻的碳絲電燈，但性能并不好。斯旺的燈絲是用紙和絲綢碳化而成的。

真正實(shí)用化的白熾燈是美國(guó)發(fā)明家愛迪生發(fā)明的，他使人類跨入了電燈的時(shí)代。1878年，他通過對(duì)弧光燈的分析認(rèn)識(shí)到白熾燈必須采用低壓并聯(lián)運(yùn)行，以確保使用者的安全。由于采用并聯(lián)電路電燈的電流相對(duì)較小，就要求燈絲具有高電阻。他的主張受到一些著名科學(xué)家和工程師的反對(duì)，但他堅(jiān)持己見，先后從1600種材料中選出炭化棉絲作為燈絲。1879年，他完成了白熾燈的發(fā)明，當(dāng)時(shí)電燈的壽命只有45小時(shí)，他還設(shè)計(jì)了燈座、室內(nèi)布線、地下電纜系統(tǒng)等成套設(shè)備。

到本世紀(jì)初，人們才發(fā)明了今天常用的鎢絲白熾燈。

2.電報(bào)的發(fā)明

自17世紀(jì)以來就不斷有人提出遠(yuǎn)距離通訊的技術(shù)方案，例如18世紀(jì)末，法國(guó)的一位牧師夏普發(fā)明了一種視力信號(hào)機(jī)，利用一個(gè)裝在轉(zhuǎn)軸上的木桿系統(tǒng)向遠(yuǎn)處傳遞信號(hào)，每隔若干距離設(shè)一個(gè)信號(hào)站，使信號(hào)這樣一站一站地傳下去。這種通訊方式曾在歐洲形成過一個(gè)龐大的通訊網(wǎng)，一直維持到19世紀(jì)中葉才衰落下去。

1753年，有人試圖創(chuàng)造一種靜電電報(bào)，但沒有被人使用。伏打電池發(fā)明后，工程師沙爾伐(西班牙）曾在靜電電報(bào)的基礎(chǔ)上發(fā)明了化學(xué)電報(bào)，其原理是當(dāng)電路中有電流通過時(shí)，會(huì)在終端的水瓶中產(chǎn)生氫氣泡，可以設(shè)置許多這樣的瓶子，分別代表不同的字母，就能實(shí)現(xiàn)通訊。1804年，他用伏打電池做電源，在相距600米處并列布置了36根導(dǎo)線，分別代表36個(gè)字母，導(dǎo)線的終端置于盛鹽水的試管中。它雖是第一個(gè)電報(bào)裝置，卻毫無實(shí)用價(jià)值。后來還有人研制了其它的化學(xué)電報(bào)，但無一例成功。

1823年，電學(xué)家安培在他發(fā)明的電磁鐵的基礎(chǔ)上，首創(chuàng)電磁式電訊機(jī)，這一裝置共有30根磁針和60根導(dǎo)線，結(jié)構(gòu)繁瑣不能實(shí)用。10年后，數(shù)學(xué)家高斯和物理學(xué)家韋伯在哥丁根研制出一個(gè)電報(bào)系統(tǒng)，它是根據(jù)磁針偏轉(zhuǎn)的大小進(jìn)行通訊的一種裝置。他們?yōu)榇裴樠b上一面鏡子，使用望遠(yuǎn)鏡讀取磁針偏轉(zhuǎn)的角度。這一發(fā)明使通訊設(shè)備大大減化，但離實(shí)用仍有距離。

1836年，科克(1806-1879年，英國(guó)）制成了幾種不同式樣的電報(bào)機(jī)。后來有一種電報(bào)機(jī)的電磁鐵出了一些問題，他就此請(qǐng)教皇家學(xué)院的惠斯通教授(1802-1875年，英國(guó)），結(jié)果他們決定合作研究。1837年，他們申請(qǐng)了第一個(gè)電報(bào)機(jī)的專利。這種電報(bào)機(jī)共裝置了6個(gè)線圈和6個(gè)磁針，當(dāng)不同的線圈通電時(shí)，相應(yīng)的磁針便偏轉(zhuǎn)。次年，他們建成了長(zhǎng)達(dá)13英里的電報(bào)線，通訊實(shí)驗(yàn)完成得也很成功。1842年，他們延長(zhǎng)了線路，同時(shí)改用雙針式電報(bào)機(jī)。這一成就大大推動(dòng)了英國(guó)電報(bào)事業(yè)的發(fā)展。1846年，英國(guó)成立了電報(bào)公司，6年后，英國(guó)已建成的電報(bào)線路總長(zhǎng)估計(jì)達(dá)到4千英里。直到本世紀(jì)初，科克-惠斯通電報(bào)機(jī)還在英國(guó)使用。

在同一時(shí)期，在美國(guó)和歐洲也開展著新式電報(bào)機(jī)的發(fā)明和改進(jìn)工作。1832年，畫家莫爾斯從歐州乘薩利號(hào)郵船回國(guó)，為了消磨時(shí)間，他和同船的杰克遜博士一起做電學(xué)實(shí)驗(yàn)，他忽然想到"電流發(fā)生在一瞬間，如果它能不中斷地傳送10英里，我就可以讓它傳遍全球。瞬間切斷電流，使之閃現(xiàn)電火花。有電火花是一種信號(hào)，沒有電火花是另一種信號(hào)，沒有電火花的時(shí)間長(zhǎng)度又是第三種信號(hào)；這三種信號(hào)結(jié)合起來，代表數(shù)字或字母。數(shù)字或字母可以按一定順序編排。這樣，文字就可以經(jīng)電線傳送出去，而遠(yuǎn)處的儀器就把信息記錄下來"。從此，他放棄了繪畫，專心于新型電報(bào)機(jī)和電碼的發(fā)明。

1837年，莫爾斯發(fā)明了用點(diǎn)和劃組成的"莫爾斯"電碼，這些點(diǎn)和劃相應(yīng)地變成通電時(shí)間的長(zhǎng)、短間隔，然后推動(dòng)收?qǐng)?bào)機(jī)的電磁鐵吸引銜鐵，并帶動(dòng)鋼筆在轉(zhuǎn)動(dòng)的紙帶上作出相應(yīng)的記號(hào)。就在這一年，他在紐約成功地完成了長(zhǎng)10英里的通訊試驗(yàn)。1845年，莫爾斯組建了磁電報(bào)公司，由于從華盛頓到巴爾的摩全長(zhǎng)40公里的電報(bào)線路經(jīng)濟(jì)效益很好，在很短的時(shí)間里，電報(bào)線路延伸了幾百英里。到1848年，除佛羅里達(dá)州外，密西西比河以東的各州都聯(lián)入了電報(bào)網(wǎng)。電報(bào)對(duì)增進(jìn)鐵路運(yùn)輸效率、傳送天氣預(yù)報(bào)和報(bào)告商業(yè)行情等方面，發(fā)揮著日益重要的作用。

19世紀(jì)中葉，歐、美大陸已建立了陸上電報(bào)網(wǎng)，但大洋兩岸的信息仍靠郵船傳送。1851年，橫跨英吉利海峽的海底電纜率先敷設(shè)成功，線路全長(zhǎng)45公里。次年，倫敦和巴黎之間接通了電信線路，大大促進(jìn)了兩國(guó)間的工商業(yè)活動(dòng)。從1854年起開始了大西洋海底電纜建設(shè)，經(jīng)過12年的努力，克服了種種困難和挫折，終于完成了歐、美之間的越洋海底電纜的敷設(shè)。另一條跨越歐亞大陸的電報(bào)線路起于倫敦，穿過英吉利海峽，橫跨歐洲大陸，再延伸到印度的卡里卡特城，全長(zhǎng)一萬海里，也于1869年順利建設(shè)成功。

電報(bào)通訊工程的建立和發(fā)展，不僅溝通了全球的信息交流，推動(dòng)了工商業(yè)活動(dòng)，而且對(duì)19世紀(jì)的科學(xué)研究和教育活動(dòng)起著巨大的推動(dòng)作用。

3.電話的發(fā)明

電話的發(fā)明可以追溯到1837年發(fā)現(xiàn)的"伽伐尼音樂"，它是指電磁鐵在切斷電流的瞬間發(fā)出的一種聲音，曾啟發(fā)后人利用電流傳送語音。1860年，累斯(1834-1874，德國(guó)）設(shè)計(jì)了一種巧妙的通話裝置。他在啤酒瓶上蒙上一層薄膜，膜上貼上一條鉑絲，當(dāng)有人講話時(shí)，膜發(fā)生振動(dòng)，鉑絲便交替接通和斷開電路，于是遠(yuǎn)處的電磁鐵隨電流的通斷會(huì)發(fā)出所謂"伽伐尼音樂"。這實(shí)質(zhì)上是第一部電話。1861年，累斯改進(jìn)了這一裝置，并取名叫"telephone"。這一英文名稱一直保留至今。

近代電話的發(fā)明歸功于貝爾(1847-1922年，美國(guó)）和他的助手華生。貝爾在英國(guó)愛丁堡大學(xué)曾系統(tǒng)地學(xué)習(xí)過人的語音分析、發(fā)聲機(jī)理和聲波振動(dòng)等知識(shí)，移居美國(guó)后從事語音學(xué)的教學(xué)工作。1871年，他偶然見到累斯的"telephone"，便立即聯(lián)想到："要傳送語音必須制造出一種能隨聲音變化的電流。"這一想法成了貝爾發(fā)明電話的理論基礎(chǔ)。

貝爾本人缺乏關(guān)于電的專門知識(shí)，后來偶然遇到一位青年電氣技師華生，華生對(duì)發(fā)明電話的研究很有興趣，便同意與貝爾合作。不久他們制造出一臺(tái)樣機(jī)，其送話器是在圓筒上置一薄膜，膜的中央垂直連接一根碳桿，碳桿的另一端則與硫酸接觸。當(dāng)送話時(shí)，薄膜隨語音振動(dòng)并帶動(dòng)碳桿一道運(yùn)動(dòng)，碳桿與硫酸間的接觸電阻因而相應(yīng)地變化，使電流也發(fā)生強(qiáng)弱的變化。聽筒則是利用電磁鐵把電信號(hào)還原成聲音。1876年，他們向美國(guó)政府申請(qǐng)了專利，幾小時(shí)之后，一位名叫格雷(1835-1901年，美國(guó)）的發(fā)明家也申請(qǐng)電話發(fā)明專利，但美國(guó)最高法院仍判定貝爾是電話的發(fā)明者。

在美國(guó)建國(guó)100周年紀(jì)念的博覽會(huì)上，貝爾表演了他的電話。后來，巴西王太子來此參觀，對(duì)這一發(fā)明深感驚異，他的發(fā)明因此引起人們的重視。

貝爾電話的改進(jìn)工作還引起了許多發(fā)明家的興趣，1877年，愛迪生等人發(fā)明了一種新型送話器，它是由一個(gè)膜片壓在碳粉上構(gòu)成的裝置，當(dāng)膜片振動(dòng)時(shí)會(huì)改變碳粉的電阻，這一發(fā)明成為現(xiàn)代送話器的原型。

到90年代，有人發(fā)明了自動(dòng)交換臺(tái)，使電話可以通過撥號(hào)自動(dòng)與通話者接通。電話的發(fā)明從根本上改變了人類的通訊方式，它大大密切了人類之間的聯(lián)系，成為現(xiàn)代文明標(biāo)志之一。